механизм автоматического стрелкового оружия

Формула изобретения

1. Механизм автоматического стрелкового оружия, содержащий ведомое звено с группой кинематически связанных звеньев поступательного и поворотного действия, согласованно двигающиеся в одном направлении, группу звеньев поступательного и поворотного действия, играющих роль баланса, согласованно двигающихся противонаправленно группе звеньев ведомого звена, устройство кинематической связи между этими группами деталей, обеспечивающее их противонаправленное движение, отличающийся тем, что ведомое звено и связанные с ним звенья выполнены облегченными, кинематически связанными винтовой передачей с двумя противонаправленно вращаемыми маховиками, являющимися аккумуляторами кинетической энергии, установленными в опорах вращения с фиксацией в осевом направлении, оси вращения которых расположены преимущественно параллельно оси ствола, а с одним из поворотных маховиков винтовой передачей связан облегченный противовес, перемещающийся противонаправленно группе деталей ведомого звена.

2. Механизм автоматического стрелкового оружия, содержащий ведомое звено с группой кинематически связанных звеньев поступательного и поворотного действия, согласованно двигающихся в одном направлении, группу звеньев поступательного и поворотного действия, играющих роль баланса, согласованно двигающихся противонаправленно группе звеньев ведомого звена, и устройство кинематической связи между этими группами деталей, обеспечивающее их противонаправленное движение, отличающийся тем, что ведомое звено и связанные с ним звенья выполнены облегченными, кинематически связанными винтовой передачей с двумя противонаправленно вращаемыми маховиками, являющимися аккумуляторами кинетической энергии, установленными в опорах вращения с фиксацией в осевом направлении, оси вращения которых расположены преимущественно параллельно оси ствола.

3. Механизм автоматического стрелкового оружия по п.1, отличающийся тем, что в механизмах запирания канала ствола с полусвободным затвором один из маховиков выполнен заодно с поворотным стволом.

4. Механизм автоматического стрелкового оружия по п.1, отличающийся тем, что вращаемые маховики выполнены с равным моментом инерции при равной скорости их вращения, или с величинами моментов инерции, обратно пропорциональными квадрату их угловой скорости, при разности скоростей.

5. Механизм автоматического стрелкового оружия по п.1, отличающийся тем, что массы облегченного противовеса и суммарная масса поступательного двигающихся звеньев группы ведомого звена выполнены равными при равной скорости их движения, или обратно пропорциональными квадрату скорости их движения при разности скоростей.

6. Механизм автоматического стрелкового оружия по п.1, отличающийся тем, что один из маховиков, вращающийся противонаправленно вращению поворотных звеньев группы ведомого звена, выполнен с моментом инерции, обеспечивающим равенство его кинетической энергии суммарной кинетической энергии второго маховика и поворотных звеньев группы ведомого звена.

7. Механизм автоматического стрелкового оружия по п.2, отличающийся тем, что в механизмах запирания канала ствола с полусвободным затвором один из маховиков выполнен заодно с поворотным стволом.

8. Механизм автоматического стрелкового оружия по п.2, отличающийся тем, что вращаемые маховики выполнены с равным моментом инерции при равной скорости их вращения, или с величинами моментов инерции, обратно пропорциональными квадрату их угловой скорости, при разности скоростей.

9. Механизм автоматического стрелкового оружия по п.2, отличающийся тем, что один из маховиков, вращающийся противонаправленно вращению поворотных звеньев группы ведомого звена, выполнен с моментом инерции, обеспечивающим равенство его кинетической энергии суммарной кинетической энергии второго маховика и поворотных звеньев группы ведомого звена.

Описание изобретения к патенту

В известном автоматическом стрелковом оружии подвижные звенья механизмов запирания, механизмов подачи патронной ленты, механизмов ударника и других, производят в крайних рабочих положениях удары по оружию с энергией, равной суммарной кинетической энергии поступательно двигающихся в одном направлении звеньев этого механизма, снижающие кучность стрельбы в тем большей степени, чем больше масса и скорость движения звеньев относительно массы оружия, что является недостатком этих механизмов.

Известен механизм запирания ствола автомата АЕК-971 конструкции Ковровского механического завода, взятый за прототип, с системой отвода пороховых газов и жестким запиранием, в котором механизм запирания включает разделенный по массе затвор с поворотной личинкой, состоящей из двух частей противонаправленно двигающихся в процессе работы, кинематически связанных зубчато-реечной передачей, которые при равенстве кинетической энергии этих частей затвора обеспечивают равенство и противонаправленность силы ударов частей затвора в крайних положениях. Это компенсирует влияние ударов поступательно двигающихся частей затвора по оружию, не компенсируя влияния реактивного крутящего момента от действия поворота личинки, и характеризует высокую динамическую сбалансированность работы механизма запирания. Однако механизм такой конструкции не имеет других дополнительных конструктивных средств повышения устойчивости оружия при стрельбе и не компенсирует действие ударного крутящего момента со стороны поворотной личинки затвора, что является недостатком механизма.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка прототипа за счет введения в механизм дополнительных технических средств балансировки, увеличивающих устойчивость оружия при стрельбе.

В первом варианте механизма указанная цель достигается тем, что в механизме стрелкового оружия, содержащем ведомое звено и связанные с ним промежуточные и пассивные звенья поступательного и поворотного действия, двигающиеся с ним согласованно в одном направлении, эти звенья, в отличие от прототипа, выполнены облегченными, с минимально возможной массой, обеспечивающей их механическую прочность, присоединительные и установочные размеры, кинематически связанными винтовой передачей с двумя противонаправленно вращающимися маховиками, отсутствующими у прототипа, являющимися аккумуляторами кинетической энергии, установленными в опорах вращения с фиксацией в осевом направлении, что исключает их поступательное движение и связанные с ним осевые удары, оси вращения которых расположены преимущественно параллельно оси ствола.

В другом варианте механизма, являющимся усовершенствованием первого, имеющем совокупность всех перечисленных конструктивных элементов первого варианта механизма, дополнительно содержится облегченный противовес, кинематически связанный винтовой передачей с одним из маховиков, двигающийся противонаправленно ведомому звену, обладающий в движении кинетической энергией, равной суммарной энергии группы деталей ведомого звена, а один из маховиков, вращающийся противонаправленно вращению поворотных звеньев группы ведомого звена, например, повороту личинки затвора механизма прототипа, выполнен с моментом инерции, обеспечивающим равенство его кинетической энергии суммарной энергии второго маховика и поворотной личинки затвора.

В первом варианте механизма отсутствие осевых ударов по оружию со стороны маховиков при приходе звеньев механизма в крайнее положение, взаимное уравновешивание реактивных крутящих моментов, действующих на оружие со стороны маховиков, сниженная масса поступательно двигающихся звеньев и наличие дополнительной гироскопической стабилизации, от действия вращающихся маховиков, одновременно в вертикальной и горизонтальной плоскости, позволяет на этой основе получить по степени устойчивости оружия механизм, равноценный прототипу или превосходящий его, в зависимости от соотношения масс маховиков и поступательно двигающихся звеньев.

Второй вариант механизма, усложненный дополнительным противовесом поступательно двигающихся звеньев группы ведомого звена, с увеличенной массой одного из маховиков превосходит прототип по сумме стабилизирующих факторов, влияющих на устойчивость оружия при стрельбе.

Предлагаемые конструкции механизма иллюстрируются на примере механизмов запирания ствола с полусвободным затвором и жестким запиранием.

На фиг.1 приведен механизм запирания ствола с полусвободным затвором с боковым расположением маховиков и разрезы А-А и Б-Б.

На фиг.2 показан механизм запирания ствола с полусвободным затвором, с соосным расположением маховиков один внутри другого, с противовесом затвора в зоне возвратной пружины и разрезы А-А и Б-Б.

На фиг.3 приведен механизм запирания ствола с полусвободным затвором со сцепленными маховиками последовательно размещенными в направлении оси ствола, имеющий противовес затвора.

На фиг.4 показан механизм запирания оружия с полусвободным затвором со сцепленными маховиками, один из которых размещен на стволе и связан с противовесом затвора.

На фиг.5 показан механизм запирания ствола с полусвободным затвором с маховиками, связанными конической зубчатой передачей, в котором один из маховиков и противовес затвора расположены под углом 90 градусов к оси ствола.

На фиг. 6, 7, 8, 9, 10 показаны варианты расположения маховиков затвора с противовесом и ствола относительно друг друга в механизме запирания ствола с полусвободным затвором и поворотным стволом в качестве одного из маховиков.

На фиг.11 показан механизм запирания ствола оружия с отводом пороховых газов для работы механизмов с жестким запиранием с противовесом затвора, размещенным в зоне газовой каморы.

На всех чертежах, кроме фиг.11, детали одного назначения обозначены одинаковыми цифрами. Возвратная пружина показана не на всех чертежах, т.к. исполнение и размещение возвратной пружины многообразны и ее размещение принципиально не сказывается на работе механизма, а также потому, что в качестве возвратной пружины в ряде конструкций механизма могут использоваться пружины кручения, связанные с маховиками.

На чертежах для упрощения не показаны элементы направляющих поверхностей затвора и ствольной коробки.

Механизм запирания канала ствола автоматического стрелкового оружия по фиг.1, с наиболее короткой компоновкой подвижных частей, состоит из поступательно двигающегося по направляющим ствольной коробки облегченного затвора 1 с расположенными по его бокам двумя боевыми упорами 2, несущего смонтированные в нем боек и экстрактор, в основном определяющие размеры затвора, двух противоположно вращаемых маховиков 3 и 4, расположенных в опорах вращения 5 ствольной коробки 6, зафиксированных в осевом направлении по торцам поверхностями ствольной коробки.

Затвор 1 и маховики 3, 4 кинематически связаны элементами винтовой передачи, т.е. на цилиндрической поверхности маховиков выполнена винтовая канавка 7, с боковыми поверхностями которой взаимодействует со скольжением один из боевых упоров 2 затвора. Геометрия винтовых канавок 7 маховиков одинакова по шагу витка и углу наклона канавки для маховиков, имеющих равные моменты инерции, но имеют противоположное направление хода винтовой линии, что обеспечивает противоположное вращение маховиков с одинаковой скоростью.

На протяжении канавки 7 она имеет переменные расчетные углы наклона. В начальной части канавки, когда затвор находится в позиции запирания, угол наклона винтовой канавки и ее шаг витка имеют малую величину для увеличения силы торможения затвора при его разгоне в начале выстрела. На участке инерционного движения затвора и маховиков после прекращения действия отдачи канавка имеет больший угол наклона и шаг витка, определяемые средней скоростью отката и наката затвора под действием возвратной пружины 8 и обеспечивающие заданный темп стрельбы.

При таком исполнении канавок маховиков боевые упоры затвора, показанные на разрезе Б-Б, имеют пару скосов 9, взаимодействующих с начальным разгонным участком канавки, и пару скосов 10, взаимодействующими с боковыми поверхностями канавки на ее участке инерционного движения частей механизма запирания. Боевые упоры скользят в направляющих прорезях 11, удерживая затвор от поворота вокруг своей оси. Возвратная пружина 8 сидит на направляющем стержне 12, расположенном выше оси ствола 13, опирается на заднюю стенку ствольной коробки и воздействует другим концом на затвор. Возможно конструктивное исполнение полых маховиков 3, 4 со сквозной прорезкой винтовой канавки 7 при необходимости установки возвратной пружины внутри каждого маховика, как показано на фиг.2.

В крайнем заднем положении затвор взаимодействует с буфером 14 возможен безбуферный вариант останова затвора в заднем положении, когда затвор ударяется боевыми упорами в конец винтовой канавки 7 каждого маховика. Геометрические и весовые параметры маховиков 3, 4, а также угол наклона винтовой канавки на участках разгонного и инерционного движения затвора и маховиков, характеристики возвратной пружины определяются: мощностными характеристиками патрона, условиями неразрушаемости гильзы патрона, длиной хода затвора, заданным темпом стрельбы. На разрезе А-А обозначен угол , равный по величине 90...130 градусов, между вертикальной плоскостью и общей плоскостью, в которой лежат оси вращения маховиков, допускаемый при необходимости поворота маховиков вокруг оси затвора для обеспечения оптимальных условий экстракции гильзы.

Механизм запирания по фиг.2 также имеет облегченный затвор 1 поступательно двигающийся по направляющим ствольной коробки, с одним боевым упором 2, взаимодействующим одновременно с винтовыми канавками 7 двух неодинаковых по размерам маховиков 3 и 4, установленных в опорах вращения 5 ствольной коробки 6 с жесткой фиксацией в осевом направлении.

Маховики установлены соосно - маховик 3 внутри маховика 4, с возможностью вращения, и выполнены полыми. Винтовые канавки 7 прорезаны в стенке маховиков насквозь.

Расчетные геометрические размеры шага и угла наклона винтовых канавок 7 каждого маховика имеют различные значения как на участке разгона затвора, так и на участке инерционного движения частей затвора, и имеют противоположное направление хода винтовой линии для обеспечения разнонаправленного вращения маховиков. В соответствии с углом наклона канавок выполнены углы наклона скосов частей 9 и 10 боевого упора, взаимодействующих каждая со своим маховиком, взаимное расположение которых показано на разрезе Б-Б.

В отличие от маховиков, показанных на фиг.1, имеющих одинаковые размеры, моменты инерции и геометрию винтовых канавок, маховики в данном варианте имеют разные размеры диаметров и разные длины плеч приложения окружной силы, что обуславливает определенную зависимость в расчете моментов инерции маховиков от соотношения радиусов приложения окружной силы маховиков. Внутренний маховик 3 имеет вне зоны канавки 7 цилиндрический участок с винтовой канавкой 15, с которой взаимодействует противовес 16 затвора, выполненный в виде муфты-гайки, зафиксированной от поворота, поступательно перемещающейся по цилиндрической поверхности маховика при его вращении противоположно затвору, за счет выполнения направления хода канавки 15.

На чертеже тонкими линиями показано другое возможное расположение противовеса 16 - в зоне патронника для сокращения длины оружия.

Масса противовеса при необходимости конструктивного уменьшения длины его хода должна быть выполнена больше суммарной массы затвора 1 и двигающихся с ним частей, рассчитанной из условия равенства энергии ударов затвора и противовеса в крайних положениях. При необходимости решения противоположной задачи - уменьшения массы противовеса по сравнению с затвором, длина его хода должна быть пропорционально увеличена. Возвратная цилиндрическая пружина 8 в данном варианте расположена внутри полых маховиков посажена на закрепленный стержень 12 и опирается одним концом в затыльную часть ствольной коробки, а вторым концом воздействует на проушину боевого упора 2 с отверстием для стержня 12, осуществляя при работе перемещение затвора. Возможны другие варианты установки и расположения возвратной пружины - несоосно маховикам, например, для конструкции оружия, в котором маховики расположены близко к линии прицеливания, и прицеливание может осуществляться через отверстие внутреннего полого маховика.

Приведенный механизм запирания отличается меньшими поперечными габаритами и позволяет получить оружие с плотной компоновкой, с полностью сбалансированными ударами поворотных и поступательно двигающихся частей механизма.

Механизм запирания по фиг.3 имеет поступательно двигающийся облегченный затвор 1 с одним боевым упором 2, противовес 16 затвора с винтообразным шипом, входящим в винтовую канавку 15 маховика 4, перемещающийся по направляющему стержню 12. Боевой упор 2 взаимодействует с винтовой канавкой 7 маховика 3. Неодинаковые по конструкции маховики 3 и 4 установлены на опорах вращения 5 ствольной коробки 6 с фиксацией в осевом направлении и связаны между собой - сцеплены зубчатой передачей 17 с передаточным отношением, равным или не равным единице. Геометрические параметры канавки 7 обеспечивают требуемую величину усилия торможения затвора с учетом инерции масс кинематически связанных с ним маховиков 3, 4 и противовеса 16 при действии силы отдачи затвора и при их инерционном откате в заднее положение. Канавка, как для любого варианта полусвободного затвора, имеет два характерных участка по выполнению шага витка - с малым шагом на участке разгона при отдаче и с большим шагом на участке инерционного движения затвора.

Винтовая канавка 15 увязывает работу затвора 1 и связанных с ним звеньев и противовеса 16, обеспечивая их противонаправленное движение во время работы и равенство энергии их удара по оружию в переднем и заднем положениях, чем обеспечивается сбалансированность воздействия на оружие поступательно двигающихся частей.

При равенстве суммы масс затвора 1 и связанных с ним частей массе противовеса 16 и равном единице передаточным отношением зубчатой передачи 17, винтовые канавки 7 и 15 имеют одинаковое направление нарезки и одинаковый шаг витка на участке инерционного движения затвора и противовеса. При ином соотношении масс затвора и противовеса, шаг витка канавок 7 и 15 обратно пропорционален величине масс взаимодействующих с ними затвора и противовеса.

Для обеспечения равенства крутящих моментов, действующих со стороны маховиков на оружие, маховики 3 и 4 выполнены с равными моментами инерции при равной скорости их вращения или с неравными моментами инерции, обеспечивающими их соотношение, равное передаточному отношению зубчатой передачи 17. Маховик 3 выполнен полым и внутри него установлена возвратная пружина 8 на направляющем стержне 12, одним концом опирающаяся на стенку ствольной коробки, а другим концом воздействует на противовес 16. Буфер 14 размещен в зоне движения противовеса 16. В данной конструкции зубчатое зацепление 17 несет немного более половины нагрузки от усилия отдачи затвора, а боевой упор 2 несет удвоенную нагрузку по сравнению с боевыми упорами затвора механизмов по фиг.1 и 2. Осевое пространство "Н" обеспечивает ход затвора и размещение спускового механизма.

Схема механизма расширяет выбор конструкции затвора в отношении величины его массы, т.к. во всех случаях воздействие на оружие затвора с большей массой уравновешивается утяжелением противовеса 16 и уменьшением масс маховиков.

Приведенный механизм запирания, при введении взаимного сцепления поворотных маховиков зубчатой передачей с легко варьируемым передаточным отношением, обеспечивает, как будет видно из последующих чертежей, большие возможности рациональной компоновки оружия за счет вариантов расположения и размеров маховика 4.

Механизм позволяет добиться соосного расположения маховика 4 и ствола 13, или расположить ось его вращения ниже оси ствола, а также уменьшить длину маховика 4 и ход противовеса 16 в 1,5...2 раза.

В механизме по фиг.4 затвор 1 боевым упором 2 связан через винтовую канавку с маховиком 3, который зубчатой передачей 17 сцеплен с маховиком 4, установленным на стволе 13. Маховик 4 имеет винтовую канавку 15, с которой взаимодействует винтообразный шип противовеса 16, поступательно перемещающийся по направляющему стержню 12, противонаправленно затвору за счет исполнения направления винтовой канавки 15. Оружие с этим механизмом запирания имеет укороченную затыльную часть.

Механизм запирания ствола с полусвободным затвором по фиг.5, также имеет облегченный затвор 1 с боевым упором 2, связанный через винтовую канавку 7 с маховиком 4, который отличается наличием конической зубчатой передачи 17, кинематически связывающей маховик 3 с маховиком 4, расположенным под углом 90 градусов, или другим углом к оси ствола в вертикальной плоскости.

Маховик 4 также имеет винтовую канавку 15, с которой взаимодействует винтообразный шип противовеса 16, поступательно двигающегося по направляющему стержню в вертикальном направлении перпендикулярно оси ствола, или под другим близким к 90° углом, определенным конструктивной необходимостью. Выполнение канавки 15 по направлению витков обеспечивает движение противовеса по вектору, имеющему противонаправленную составляющую движению затвора.

В данном механизме с перпендикулярной направленностью ударов к оси ствола вертикально двигающегося противовеса 16, конструктивно увеличено плечо действия силы ударов противовеса относительно центра масс оружия, что позволяет эффективнее использовать массу противовеса для стабилизации углового положения оружия.

Устройство механизмов запирания по фиг. 6, 7, 8, 9, 10 отличается от рассмотренных тем, что в них один из двух маховиков выполнен конструктивно заодно со стволом, имеющим возможность поворота в направляющих вращения ствольной коробки и зафиксированным в осевом направлении.

При использовании этих механизмов для предотвращения разрыва гильзы патрона в процессе поворота ствола относительно затвора в патроннике выполняются канавки Ревелли с увеличенной площадью, позволяющие гильзе, сцепленной с затвором, поворачиваться в патроннике при наличии давления пороховых газов.

В каждом из этих механизмов, включающих ведомое звено, которым является облегченный затвор 1 с боевым упором 2, кинематически связанный винтовой передачей с маховиком 3 или 4, сцепленных зубчатой передачей 17, один из которых является стволом оружия, и противовес 16, двигающийся противонаправленно затвору, связанный винтовой передачей с одним из этих маховиков - исполнение затвора 1 и противовеса 16 по массе, геометрия винтовых канавок 7, 15 маховиков и взаимодействующих с ними боевого упора 2 и шипа противовеса, соотношение масс поворотного ствола и второго маховика определяются аналогично методике расчета и геометрического построения перечисленных элементов механизмов по фиг.1... фиг.5, с достижением аналогичного эффекта сбалансированности ударов по оружию поступательно двигающихся и поворотных звеньев.

Механизм запирания по фиг.6 отличается тем, что маховик 3, связанный винтовой передачей с затвором 1, расположен в зоне движения затвора выше оси ствола 13 и имеет цилиндрический участок, являющийся направляющей поверхностью для противовеса 16 с винтовой канавкой 15, управляющей движением противовеса.

Возвратная пружина выполнена из комбинации цилиндрической пружины сжатия, воздействующей на противовес 16 и пружины кручения 8, установленной на стволе, поворачивающей ствол при работе в исходное положение. В затыльной части имеется буфер 14 затвора.

Механизм имеет легкий короткий затвор и определяет короткую затыльную часть ствольной коробки.

Механизм запирания по фиг.7 отличается тем, что затвор 1 связан винтовой передачей непосредственно со стволом 13, имеющим винтовую канавку 7 в зоне патронника, и сцепленным зубчатой передачей 17 с маховиком 4, размещенным ниже оси ствола перед зоной патронника, связанным винтовой передачей с противовесом 16, установленным на стволе как на направляющей.

Цилиндрическая возвратная пружина сжатия 8 также установлена на стволе и рабочим концом упирается в противовес 16, а на затыльнике ствольной коробки установлен буфер 14 затвора.

Оружие с этим механизмом характеризуется свободной и открытой верхней частью ствольной коробки.

Механизм запирания по фиг.8 отличается тем, что затвор 1 с боевым упором 2 связан винтовой передачей непосредственно со стволом 13, имеющим винтовую канавку 7 на казенной части и сцепленным зубчатой передачей 17 с маховиком 4, размещенным ниже оси ствола в зоне патронника. Маховик 4 кинематически связан винтовой передачей, включающей канавку 15, нарезанную на хвостовике маховика, с противовесом 16 затвора, установленным на стволе как на направляющей.

Возвратная пружина 8 связана с затвором, а буфер 14 установлен в передней части ствольной коробки 6 и в работе взаимодействует с противовесом 16.

Оружие с таким механизмом запирания имеет короткую затыльную часть ствольной коробки.

Механизм запирания по фиг.9 отличается тем, что удлиненный затвор 1 имеет два боевых упора 2, один из которых взаимодействует с винтовой канавкой 7 поворотного ствола 13, выполняющего функции маховика, а второй упор 2 с винтовой канавкой 7 маховика 4, размещенного непосредственно на стволе как на направляющей вращения. На хвостовой части маховика 4 установлен противовес 16, связанный винтообразным шипом с винтовой канавкой 15 маховика.

В механизме отсутствует зубчатое зацепление между поворотным стволом и маховиком.

Возвратная цилиндрическая пружина 8 взаимодействует с затвором. На передней и затыльной стенке ствольной коробки 6 размещены буферы 14, взаимодействующие один с затвором 1, другой - с противовесом 16 при необходимости раздвоения буфера с целью уменьшения его габаритов и мощности.

Оружие с таким механизмом запирания имеет малые поперечные габариты.

Механизм запирания по фиг.10, во многом повторяющий схему построения механизма по фиг.2, отличается тем, что затвор 1 имеет боевой упор 2, взаимодействующий одновременно с винтовой канавкой 7 полого маховика 4, охватывающего казенную часть ствола, и винтовой канавкой 7 поворотного ствола 13, выполняющего также функции направляющей вращения маховика, в связи с чем в механизме отсутствует зубчатое зацепление 17 между этими поворотными звеньями.

Возвратная цилиндрическая пружина 8 установлена на стволе и взаимодействует с противовесом 16.

Вместо цилиндрической пружины сжатия 8 на этом участке ствола может размещаться цилиндрическая пружина кручения, одним концом неподвижно закрепленная в ствольной коробке 6, а подвижным концом - с маховиком 4 или стволом. В затыльной части ствольной коробки размещен буфер 14, взаимодействующий с затвором.

Конструкция оружия с таким запиранием характерна компактностью и целесообразна для образцов пистолета-пулемета.

В специализированном оружии противовес 16 может конструктивно совмещаться, например, с надульным устройством.

Механизм запирания по фиг.11 включает ведомые звенья - облегченный корпус затвора 1 с поворотной личинкой 2 затвора, осуществляющей при развороте жесткое сцепление с выступами ствольной коробки, двигающийся поступательно по направляющим, кинетически связанный винтовой передачей, включающей канавку 17 с маховиком 4, который сцеплен зубчатой передачей 5 с маховиком 6. Маховики 4, 6 установлены в опорах вращения 7 ствольной коробки 3 с фиксацией в осевом направлении. Один из этих маховиков, вращающийся противоположно повороту личинки 2 затвора, выполнен с увеличенным моментом инерции, обеспечивающим равенство его кинетической энергии суммарной энергии второго маховика и поворотной личинки 2.

Ведущее звено-поршень 8 скользит по внутренней поверхности газовой каморы 9, жестко закрепленной на стволе 10, имеющей отверстие 11 для отвода пороховых газов из канала ствола.

Газовый поршень 8 имеет винтообразный выступ 12, перемещающийся по направляющей прорези 13 газовой каморы, взаимодействующий со скольжением с винтовой канавкой 14, выполненной на продолжении маховика 4 в зоне движения выступа 12, нагруженного усилием, требующимся для разгона и перемещения всех подвижных частей механизма.

На концевой консольной части вращающегося маховика 4 выполнена винтовая канавка 15, с которой взаимодействует шип поступательно двигающегося противовеса 16 противонаправленно подвижным звеньям 1, 2, 8.

Возвратная цилиндрическая пружина сжатия 18 взаимодействует с газовым поршнем 8 и осуществляет возврат звеньев в исходное положение за счет раскручивания маховика 4 движением выступа 12 по винтовой канавке 14.

На основе всех описанных выше механизмов запирания могут быть созданы механизмы с исключением из конструкции детали противовеса 16 с элементами его кинематической связи, упрощающие оружие, но с незначительным снижением уровня сбалансированности действия подвижных частей. Такие механизмы являются безусловно альтернативными рассмотренным, при конструктивном достижении наименьших размеров и массы затвора и его частей.

На приведенных чертежах место расположения условного буфера 14 соответствует традиционному, для случаев ударного взаимодействия с ним поступательно двигающегося затвора в крайнем заднем положении. Размещение такого буферного устройства требует некоторого пространства и выполнения стенок ствольной коробки, рассчитанных на осевую ударную нагрузку от подвижных частей.

При решении задачи укорочения оружия целесообразно отказаться от применения традиционного буфера, обеспечивая останов затвора за счет утыкания боевого упора 2 в замкнутый конец винтовой канавки 7 маховиков, что исключает соударение затвора с затыльником ствольной коробки.

При таком исполнении маховиков их кинетическая энергия в крайнем заднем положении ударно передается на ствольную коробку через опоры вращения в виде двух противонаправленных крутящих моментов равной величины, дающих кроме поперечных реактивных сил и осевую составляющую силу, возникающую и действующую на боковой поверхности винтовой канавки 7 в направлении, обратном движению затвора 1, обуславливая появление сжимающих напряжений в продольных стенках ствольной коровки, ее размеры и вес.

С другой стороны, для сохранения поперечной прочности ствольной коробки и боевого упора 2, воспринимающих удары маховиков в крайнем заднем положении, необходимо вводить демпфирующие элементы в конструкцию маховиков или в их опоры вращения.

Механизмы требуют продуманного исполнения конструктивных элементов винтовой передачи, соединяющей затвор и противовес с маховиками в отношении загрязняемости, самоочистки и удаления грязи.

Введение в конструкцию механизма поворотных маховиков, являющимися аккумуляторами кинетической энергии, кроме получения гироскопического действия, позволяет уменьшить массу подвижных частей за счет маховиков, при заданной рабочей величине кинетической энергии, увеличивая расчетную скорость их вращения, что не требует, как в механизме - прототипе, увеличения длины хода подвижных частей.

Количество оборотов маховиков за один ход частей определяется оптимальным углом наклона винтовой канавки 7, 15, который должен быть не менее 3-х...4-х величин угла самоторможения - угла трения.

Шаг винтовых канавок 7, 15 подсчитывается исходя из конструктивно определенной длины хода затвора и взаимодействующих с ним звеньев.

В целом, эффективность применения механизма зависит от степени достигаемого облегчения поступательно двигающихся звеньев механизма прототипа, т.е. от уменьшения их габаритов и веса.

Механизм запирания по фиг.1 работает следующим образом.

При воспламенении заряда гильза начинает сдвигать затвор 1, удерживаемый через боевые упоры 2 винтовыми канавками 7 маховиков 3 и 4. Осевая составляющая силы отдачи затвора, действующая через каждый боевой упор на боковую стенку канавки 7 маховика, обеспечивает определенную составляющую силу, перпендикулярную осевой силе отдачи, являющуюся для маховиков вращающей силой, величина которой зависит от угла наклона канавки.

Сила инерционного торможения затвора со стороны маховиков прямо пропорциональна расчетному моменту инерции маховиков, обеспечивающему величину углового ускорения маховиков, изменение скорости и величину отката затвора, безопасные в отношении разрыва гильзы патрона в период разгона - от давления пороховых газов в канале ствола. После преодоления начального участка винтовых канавок маховиков с малым углом наклона и раскручивания маховиков до расчетной угловой скорости, боевые упоры 2 затвора переходят на участок канавок 7 с большим углом наклона канавки, в результате чего легкий затвор начинает двигаться с увеличенной скоростью, осуществляя экстракцию гильзы и взведение возвратной пружины 8 за счет накопленной кинетической энергии вращающихся маховиков, передаваемой ему боковыми стенками канавок 7 через боевые упоры.

Скорость отката и наката на этом участке хода затвора, зависящие от скорости вращения маховиков и силы возвратной пружины, определяет среднюю цикловую скорость затвора и темп стрельбы.

В крайнем заднем положении затвор ударяется о буфер 14 и останавливается вместе с маховиками, а затем под действием возвратной пружины 8 начинает ускоренный возврат в исходное положение, с ускорением вращая маховики в обратном направлении, производя по пути извлечение и подачу патрона в патронник и запирание канала ствола перед очередным выстрелом.

При рассмотрении влияния движения подвижных частей рассматриваемого механизма запирания на отклонение оружия, нужно исходить из того, что в начальный момент отката затвора осевая реакция со стороны маховиков, действующая на ствольную коробку, является составной частью усилия отдачи и не проявляется как удар подвижных частей. После исчезновения усилия отдачи, теоретически, реактивные воздействия со стороны маховиков на оружие в процессе работы, в форме крутящих моментов, действующих в поперечном направлении, имеют равные значения, но противоположные направления, т.е. сбалансированы.

Не имеющие поступательного движения маховики не оказывают собственного осевого силового воздействия на оружие и передают на ствольную коробку только усилия на них со стороны затвора.

Удары самого поступательно двигающегося затвора по оружию в крайних положениях не уравновешиваются, но их энергия снижена за счет уменьшения массы затвора. Это указывает на неполную сбалансированность действующих осевых сил в таком оружии по сравнению с прототипом.

Общая суммарная эффективность балансировки действия подвижных частей данного механизма запирания зависит от соотношения массы поступательно двигающегося затвора и суммарного момента инерции двух маховиков.

Превышение величины стабилизирующего гироскопического действия двух массивных маховиков над моментом силы, создаваемым облегченным затвором, определяет эффективность механизма по сравнению с прототипом.

Механизм запирания по фиг.2 работает следующим образом.

При воспламенении заряда гильза сдвигает затвор 1, который скосами 8 и 9 боевого упора 2 воздействуя на боковую стенку винтовых канавок 7 маховиков 3 и 4, начинает вращать их в противоположных направлениях со скоростью, определяющей темп стрельбы, одновременно производя экстракцию гильзы, сжатие возвратной пружины 8 и перемещение противовеса 16 встречно затвору за счет винтовой передачи между противовесом и маховиком 3, состоящей из винтовой канавки 15 маховика 3 и винтообразного шипа противовеса, взаимодействующего со скольжением с боковыми стенками канавки.

В крайнем заднем положении боевой упор 2 затвора ударяется в конец винтовых канавок 7 маховиков 3 и 4 и останавливается вместе с маховиками и противовесом. После остановки подвижных частей возвратная пружина 8 начинает ускоренно перемещать затвор 1 и кинематически связанные с ним маховики с противовесом 16 в обратном направлении, производя извлечение и подачу патрона в патронник и запирание канала ствола.

При работе механизма осевые ударные нагрузки на оружие в крайних положениях со стороны затвора и противовеса при равенстве их кинетической энергии уравновешиваются так же, как и реактивные крутящие моменты маховиков при равенстве их кинетической энергии, действующие на оружие в поперечном направлении.

Это указывает на полную сбалансированность действия подвижных частей механизма, как и в механизме-прототипе, и прибавляет ему преимущество перед ним за счет дополнительной стабилизации оружия от действия гироскопического эффекта маховиков.

В механизме запирания по фиг.3 поступательно двигающийся затвор 1, сдвигаясь от действия пороховых газов, боевым упором 2 через винтовую передачу раскручивает маховик 3 и маховик 4, связанные зубчатой передачей 17, а также перемещает противовес 16, связанный винтовой передачей с вращающимся маховиком 4, и взводит возвратную пружину 8, связанную с противовесом. Во время хода затвор производит извлечение и экстракцию гильзы. В заднем положении противовес 16 сталкивается с буфером 14, а боевой упор 2 с концевой тупиковой частью винтовой канавки 7 подвижные части останавливаются, а затем возвратная пружина 8 начинает ускоренно перемещать противовес 16, который по цепи кинематических связей начинает обратное движение маховиков и затвора 1, производя подачу патрона в патронник и запирание канала ствола. Данный механизм по степени сбалансированности действия подвижных частей одинаков с механизмом по фиг.2, а также имеет дополнительный фактор, стабилизирующий положение оружия при стрельбе, каким является гироскопический эффект вращающихся маховиков.

Работа механизмов запирания по фиг.4 ... фиг.10, имеющих кинематическое построение, повторяющее в основном кинематическую схему механизмов по фиг.1, 2, 3, осуществляется аналогично описанным.

Конструкции рассмотренных механизмов отличаются отсутствием или наличием зубчатой передачи 17, сцепляющей маховики, и пространственным расположением звеньев относительно ствола оружия и друг друга. В механизмах по фиг. 6, 7, 8, 9, 10 одним из маховиков является ствол оружия.

При действии пороховых газов через днище гильзы ускоряющийся затвор 1 через боевой упор 2, взаимодействующий с винтовой канавкой 7 двух маховиков 3 и 4, или только с канавкой 7 одного маховика, при взаимном сцеплении маховиков зубчатой передачи 17, осуществляет вращение маховиков в противоположном направлении, перемещение имеющегося противовеса 16, взведение возвратной пружины 8 и все операции по извлечению и экстракции гильзы.

После прихода подвижных частей в крайнее заднее положение, возвратная пружина 8 через затвор 1 или противовес 16 перемещает звенья механизма в обратном направлении в исходное положение, в процессе чего затвор 1 извлекает патрон из магазина, досылает его в патронник и запирает ствол оружия. При конструктивном обеспечении принципа равенства кинетической энергии противоположно двигающихся затвора 1 и противовеса 16, и равенства кинетической энергии противонаправленно вращающихся маховика 3 и ствола 13 оружия, эти механизмы по уровню сбалансированности работы звеньев и степени динамической стабилизации положения оружия при стрельбе равноценны механизмам по фиг.2 и 3.

Механизм по фиг.11, характерный для механизмов жесткого запирания пулеметов с нижним расположением газовой каморы и верхним расположением патронной ленты, работает в такой последовательности.

При выстреле газовый поршень 8 начинает поступательное движение под давлением пороховых газов, подаваемых в газовую камору 9 из ствола 10 через отверстие 11, взводя возвратную пружину 18. При этом винтообразный выступ 12 поршня 8, перемещаясь по продольной прорези 13, препятствующей повороту поршня, начинает с ускорением вращать маховик 4, взаимодействуя с его винтовой канавкой 14. Вращающийся маховик 4 через зубчатую передачу 5 вращает противоположно себе маховик 6, перемещает корпус затвора 1 и личинку затвора 2 с помощью выполненной на маховике канавки 17, а также противовес 16, связанный шипом с винтовой канавкой 15.

Во время этого хода части 1 и 2 затвора осуществляют отпирание канала ствола и экстракцию гильзы.

После останова корпуса затвора 1 и поршня 8 в заднем положении, возвратная пружина 18 начинает перемещать поршень 8 в противоположном направлении, и все подвижные звенья механизма за счет кинематической связи между ними совершают обратный ход, производя извлечение патрона из ленты, досылание его в патронник и запирание канала ствола.

Рассмотренный механизм при равенстве кинетической энергии противовеса 16 и суммарной кинетической энергии деталей 1, 2, 8 и равенстве кинетических энергий поворотных маховиков 4 и 6, один из которых включает энергию поворотной личинки 2, также превосходит прототип по уровню динамической сбалансированности работы звеньев, улучшая его показатель кучности стрельбы от действия гироскопического эффекта вращаемых частей и уравновешиванием поворотной реакции личинки.

Реальное превосходство по сравнению с прототипом зависит от степени облегчения - уменьшения размеров и массы поступательно двигающихся звеньев и относительного увеличения массы поворотных маховиков.

Предложенные конструкции механизмов запирания и приравниваемые к ним по воздействию на оружие другие механизмы решают техническую задачу повышения кучности автоматической стрельбы оружия.