Способ работы автоматики стрелково-пушечного оружия и устройство для его осуществления
Изобретение относится к вооружению, в частности к нарезному автоматическому стрелково-пушечному оружию и работе его автоматики. Способ работы автоматики оружия включает в себя: досылание за один цикл работы патрона в патронник ствола с помощью возвратно-поступательного движения затвора, запирание канала ствола, выстрел, отпирание канала ствола и экстракцию стреляной гильзы обратным движением затвора. Снаряду сообщается вращательное движение вокруг своей продольной оси, при этом вращательное движение ствола преобразуют в возвратно-поступательное движение затвора. Оружие содержит ствольную коробку, затвор, ударно-спусковой механизм и механизм подачи патронов. Ствол выполнен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси. На внешней поверхности ствола закреплены ролики, а на ствол надета муфта, имеющая на внутренней поверхности копиры. Между муфтой и задним выступом на ствольной коробке установлена пружина сжатия, при этом муфта соединена с затвором. Со стороны казенника ствол выполнен с выступами или вырезами, входящими при вращении ствола в зацепление с вырезами или выступами затвора для запирания канала ствола на время выстрела. Изобретение обеспечивает преодоление нескольких осечек подряд, стабилизацию оси оружия и понижение массы оружия. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к вооружению, в частности к нарезному автоматическому стрелково-пушечному оружию и работе его автоматики.
Как известно [Альбертин В.В., Башмарин А.Я. «Основания устройства материальной части стрелкового оружия военных образцов». - Москва: Главное военное издательство Наркомата обороны Союза СССР, 1936, 284 с.; Благонравов А.А. «Основания проектирования автоматического оружия». - Москва: Главное издательство оборонной промышленности, 1940, 488 с.], работа автоматики в автоматическом стрелково-пушечном оружии основывается на следующих принципах:
1) отдаче от давления пороховых газов на затвор (отдаче затвора при неподвижном стволе, отдаче ствола, отдаче всего оружия);
2) действии пороховых газов на специальные детали (отводе газов в канале ствола для работы поршневого двигателя, использовании подвижного надульника, отводе газов через дно гильзы для отпирания затвора);
3) использовании силы сопротивления врезанию пули (снаряда) в нарезы ствола (для выдвижения ствола вперед с целью перезаряжания оружия).
Наиболее высокие требования по уменьшению массы оружия и увеличению его скорострельности предъявляются к авиационным пушкам и авиационным пулеметам. Поэтому в последние десятилетия наиболее развитым, с этой точки зрения, оказалось именно авиационное стрелково-пушечное оружие.
Так, двуствольная авиационная пушка типа ГШ-23 калибра 23 мм с отводом газов в каналах стволов для работы ее автоматики позволила поднять темп стрельбы до 3400 выстрелов в минуту [Широкорад А.Б. «История авиационного вооружения». - Мн.: «Харвест», 1999, с.163-164]. Ее сложная и взаимосвязанная (между стволами) автоматика позволяет сделать относительно медленное трогание патрона при извлечении его из ленты, быстрое перемещение в средине этапа досылания и замедление в конце его досылания в патронник с тем, чтобы не произошло разрушение (смятие) патрона в момент его продольного трогания и не случилось вырывание снаряда из гильзы за счет сил инерции при его остановке в патроннике, а также разрушение соединительных звеньев патронной ленты при подаче патронов на линию оси ствола оружия. Таким образом, максимально возможный по прочности патрона темп стрельбы на сегодня равен 1500-1700 выстрелов на один ствол.
Дальнейшее увеличение темпа стрельбы оружия было достигнуто за счет увеличения числа стволов до 4-6 и объединения их во вращающийся блок с поочередной стрельбой из каждого ствола, что обеспечило совмещение действий в автоматике всех стволов и плавную подачу патронной ленты во время стрельбы (кроме начала и конца очереди). Так, в шестиствольной авиационной пушке типа ГШ-6-23 калибра 23 мм с отводом газов в каналах стволов для работы ее автоматики была достигнута скорострельность 8000, а в модернизированном варианте ГШ-6-23М - 10000 выстрелов с минуту [Ильин В. «"Английская гончая" с красными звездами». // Крылья Родины. - 1993, №3, с.1-5; Широкорад Л.Б. История авиационного вооружения. - Мн.: «Харвест», 1999, с.185-186]. При этом удалось даже упростить автоматику оружия за счет использования общих деталей и обеспечить возможность преодоления 1-3 осечек подряд за счет кинетического момента блока стволов при их вращении.
Кроме того, у оружия с вращающимся блоком стволов появилось еще одно достоинство - стабилизация оси вращения блока в пространстве во время стрельбы за счет его гироскопических свойств.
Однако увеличение калибра оружия при этом приводит к резкому снижению его скорострельности. Так, например, в шестиствольной авиационной пушке типа ГШ-6-30 калибра 30 мм темп стрельбы уже не превышает 5100 выстрелов с минуту [Широкорад А.Б. «История авиационного вооружения». - Мн.: «Харвест», 1999, с.184-185].
Кроме того, у высокоскорострельного и крупнокалиберного оружия имеется еще один недостаток - высокая сила отдачи (доходящая у авиационных пушек до 10000 даН), которая, во-первых, со временем может привести к разрушению узлов его крепления, а во-вторых, сказывается на динамике и устойчивости той машины (автомобиля, катера, самолета), на которой оно установлено. А вращение блока стволов приводит, в свою очередь, к увеличению рассеивания снарядов за счет наличия расстояния между осью вращения блока и продольными осями стволов (и, соответственно, появления окружной скорости, которая складывается со скоростью вылета снарядов из стволов).
Все это привело к тому, что в последнее время стали опять появляться одноствольные пушки. Примером может служить одноствольная авиационная пушка типа ГШ-301 калибра 30 мм [http://izhmash.udm.ru/arms/gsh301.html; http://www.airbase.ru/hangar/ weapons/gsh-301/].
Способы работы автоматики различных типов одноствольного автоматического стрелково-пушечного оружия, включающие в себя поступательное движение затвора для досылания патрона, запирание канала ствола, производство выстрела, отпирание канала ствола и экстракцию стреляной гильзы обратным движением затвора являются аналогами данного изобретения.
В качестве ближайшего аналога можно назвать следующий способ работы автоматики и конструкцию пистолета [Жук А.Б. «Револьверы и пистолеты». - Москва: Воениздат, 1983, с.289-290]. Оружие имеет ствольную коробку, в которой находятся нарезной ствол, затвор, ударно-спусковой механизм и механизм подачи патронов. Ствол на своей наружной поверхности имеет два выступа, один из которых скользит внутри наклонного паза неподвижного корпуса, а другой - внутри поперечного паза в затворе. Во время выстрела выступ, находящийся в поперечном пазу, обеспечивает надежное сцепление, поэтому вслед за затвором отдача увлекает за собой и ствол. Движение ствола назад сопровождается его вращением вокруг продольной оси, так как другой выступ ствола, взаимодействуя с неподвижным корпусом, скользит но наклонному пазу. После поворота на определенный угол запирающий выступ выходит из поперечного паза затвора и таким образом освобождает его. Затвор по инерции движется назад, экстрактируя стреляную гильзу, а также сжимая пружину. После достижения затвором крайнего заднего положения пружина начинает разжиматься, возвращая его в переднее положение и тем самым досылая в патронник ствола очередной патрон.
Однако как вышеуказанное оружие, так и другие типы обычного одноствольного оружия не обладают двумя достоинствами многоствольного оружия с вращающимся блоком стволов: возможностью преодоления нескольких осечек подряд за счет кинетического момента и стабилизации оси оружия (направления стрельбы) за счет гироскопических свойств вращающегося блока.
Но указанные достоинства можно реализовать и в одноствольном оружии, если сделать ствол вращающимся. Как показывает анализ работы автоматики современного оружия, вся она базируется либо на внешнем приводе (как, например, в американской пушке «Вулкан» с шестиствольным вращающимся блоком стволов), либо па отводе пороховых газов из канала ствола, либо на использовании силы отдачи, т.е. на законе сохранения количества движения системы из пули (снаряда) и других частей оружия (затвора, ствола, ствольной коробки, иных деталей, их комбинаций и всего оружия в целом).
Предлагаемый способ работы автоматики нарезного стрелково-пушечного оружия базируется на законе сохранения момента количества движения системы из вращающегося по нарезам ствола пули (снаряда) и самого ствола, который во время выстрела имеет возможность свободно вращаться вокруг своей продольной оси. При этом перед первым выстрелом кинетический момент системы из ствола и находящейся в нем пули (снаряда) равен нулю. Во время выстрела пуля (снаряд) движется по нарезам и за счет момента инерции ствола приобретает вращательное движение. В соответствии с законом сохранения кинетического момента системы ствол также начнет вращаться, но в противоположную сторону и со значительно меньшей скоростью, определяемой соотношением моментов инерции пули (снаряда) и ствола. Вращение ствола предлагается использовать для организации работы автоматики оружия, преобразуя его в возвратно-поступательное движение затвора посредством взаимодействия закрепленных на стволе роликов с копировальными пазами надетой на ствол муфты. При стрельбе же очередью ствол вращается в одном направлении непрерывно, что дает возможность преодоления нескольких осечек подряд за счет его кинетического момента.
Таким образом, новый способ работы автоматики нарезного стрелково-пушечного оружия включает досылание за один цикл работы патрона в патронник ствола с помощью возвратно-поступательного перемещения затвора, запирание канала ствола, выстрел, отпирание канала ствола и экстракцию стреляной гильзы обратным движением затвора, отличается тем, что за счет взаимодействия ствола через нарезы с движущимся снарядом ему сообщают вращательное движение вокруг своей продольной оси с обеспечиванием полного оборота ствола за один упомянутый цикл, при этом вращательное движение ствола преобразуют в возвратно-поступательное движение затвора посредством взаимодействия закрепленных на стволе роликов с копировальными пазами надетой на ствол муфты.
Таким образом, в предлагаемом способе работы автоматики одноствольного стрелково-пушечного оружия сохранены вышеупомянутые достоинства многоствольного оружия с вращающимся блоком стволов при одновременном исключении его недостатков - повышенного рассеяния снарядов и значительной массы оружия.
Для реализации нового способа предложено автоматическое одноствольное нарезное стрелково-пушечное оружие, содержащее ствольную коробку с нарезным стволом, затвором, ударно-спусковым механизмом и механизмом подачи патронов, отличающееся тем, что ствол выполнен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси за счет взаимодействия через нарезы с движущимся в стволе снарядом, на внешнюю поверхность ствола закреплены ролики и на ствол надета муфта, имеющая па внутренней поверхности копиры, взаимодействующие с роликами для обеспечения возвратно-поступательного движения затвора относительно ствольной коробки, между муфтой и задним выступом на ствольной коробке установлена пружина сжатия, при этом муфта соединена с затвором, а со стороны казенника ствол выполнен с выступами или вырезами, входящими при вращении ствола в зацепление с соответствующими вырезами или выступами затвора для запирания канала ствола на время выстрела.
Схема примера стрелково-пушечного оружия по вышеуказанным признаками в продольном разрезе показана на фиг.1. Ниже на фиг.2 показана схема примера разворота копира муфты.
По своей конструкции стрелково-пушечное оружие содержит следующие элементы. Ствол 1 находится внутри ствольной коробки 2 и имеет возможность вращаться вокруг своей продольной оси. На ствол надета муфта 3, на внутренней стороне которой сделаны копировальные пазы (копиры) 18 и 21, в которые входят ролики 5 и 17, которые прикреплены к стволу 1 и имеют возможность свободно вращаться вокруг своих осей. Муфта 3 под действием пружины сжатия 7 в начальном положении прижимается в крайнее переднее (в направления стрельбы) положение. Муфта 3 с помощью тяг 16 (на фиг.1 показаны пунктиром) по сторонам ствольной коробки 2 через продольные разрезы в ней соединена с затвором 13, который имеет снизу выступ 14 для экстракции стреляных гильз и выступы 15 для сцепления со стороны казенника с пазами ствола 1 с целью его запирания.
В ствольной коробке есть два кольцевых (по периметру) ряда отверстий 4 и 6, которые во время стрельбы обеспечивают принудительную (за счет движения муфты 3) циркуляцию воздуха внутри ствольной коробки 2 с целью охлаждения ствола 1. Кроме того, воздушные каморы между отверстиями 4, 6 и торцовыми поверхностями внутреннего пространства, где находится муфта 3, выполняют роль демпферов для более плавной остановки муфты в крайних положениях.
Ствольная коробка 2 также содержит ударно-спусковой механизм 8, механизм подачи патронной ленты 9 (привод этого механизма для простоты не показан), отсекатель 12 (его привод для простоты тоже не показан), отсек подачи патронов и выброса стреляных гильз 11, пиростартер 19 с каморками 20 для пиропатронов и технологическую заглушку 10 для монтажа и демонтажа затвора 13.
В начальном положении под действием пружины сжатия 7 муфта 3 находится в крайнем переднем (по направлению стрельбы) положении. Поскольку муфта 3 соединена с затвором 13 посредством тяг 16, то и затвор 13 также находится в крайнем переднем положении, а его выступы 15 входят в пазы на внутренней поверхности ствола 1 со стороны казенника, то есть ствол является запертым.
В начале стрельбы подается электрическое напряжение на капсюль пиропатрона в каморке 20, пороховые газы которого толкают муфту 3 назад, в сторону затвора 13. Через взаимодействие копиров 18 и 21 с роликами 5 и 17 муфта 3 проворачивает ствол 1 к выходу из зацепления с затвором 13. При этом небольшое перемещение муфты назад компенсируется наличием такого же по величине люфта в системе «муфта 3 - тяги 16 - затвор 13». Дальнейшее перемещение муфты 3 назад осуществляется уже вместе с затвором. При этом сжимается пружина 7.
В заднем положении затвора 13 механизмом подачи 9 из патронной ленты выдавливается патрон и опускается в лапки затвора 13 па уровень оси ствола 1. На это время затвор 13 остается неподвижным относительно ствольной коробки 2 и, соответственно, механизма подачи патронной ленты 9 за счет того же люфта в системе «муфта 3 - тяги 16 - затвор 13». При этом патрон не опускается ниже уровня ствола 1 за счет опоры на отсекатель 12, который входит в отсек подачи патронов и выброса стреляных гильз 11 сквозь разрезы по бокам ствольной коробки 2 только после опускания патрона на этот уровень.
Далее происходит досылание патрона в ствол 1 под действием пружины сжатия 7, которая толкает муфту 3 вперед вместе с тягами 16 и затвором 13. После того как патрон полностью дослан в патронник, ствол 1 продолжает вращаться вокруг своей продольной оси (в том числе и за счет инерции), выступы 15 затвора 13 входят в зацепление с пазами па внутренней поверхности ствола 1 со стороны казенника и ствол 1 запирается.
После запирания ствола 1 приводится в действие ударно-спусковой механизм 8, который, в свою очередь, через затвор 13 действует на капсюль патрона в стволе 1 и вызывает выстрел. Снаряд приходит в движение по нарезам ствола, вращаясь в одну сторону, а по закону сохранения момента количества движения ствол 1 начинает вращаться в другую сторону. При этом за счет прямолинейных участков копиров муфта 3 остается недвижимой относительно ствольной коробки до конца выстрела, пока давление в стволе упадет почти до атмосферного, а ствол остается запертым.
После выстрела муфта 3 приходит снова в движение назад, в сторону затвора 13, но уже не под действием газов пиростартера 19, а за счет инерции вращательного движения ствола 1. При этом затвор 13 выходит из зацепления со стволом 1 и экстрактирует гильзу в направлении отсека подачи патрона и выброса стреляных гильз 11. После опускания очередного патрона на уровень ствола этим же патроном стреляная гильза выталкивается в крайнее нижнее положение и выступом 14 затвора 13 при его движении вперед, отражаясь от отсекателя 12 и скоса ствольной коробки 2, вылетает прочь из внутренней полости ствольной коробки. Отсекатель 12 при этом также выходит наружу (в боковых направлениях) из ствольной коробки 2.
Так заканчивается цикл стрельбы из оружия предлагаемой конструкции. Если подача патронов осуществляется непрерывно, то циклы повторяются один за одним и тем самым осуществляется стрельба очередью. Прекращение стрельбы осуществляется за счет отключения механизма подачи патронов 9. При этом достреливается последний патрон, который был снижен на уровень ствола 1, ствол 1 по инерции делает несколько оборотов и под действием пружины 7 останавливается в положении своих частей, которое было до стрельбы.
Если во время стрельбы очередью попадается патрон, который даст осечку, то он за счет инерции вращательного движения ствола 1 выбрасывается за границы ствольной коробки 2 так же, как и стреляная гильза. При этом работа автоматики оружия поддерживается выстреливанием следующих после осечного патронов.
Предлагаемое стрелково-пушечное оружие может быть использовано для разработки новой конструкции авиационной пушки, для которой в условиях скоротечного воздушного боя важными качествами являются высокая надежность производства выстрелов и стабилизация оси оружия в направлении стрельбы всей очередью.
Изобретение создано в свободное от работы время и без использования информации, составляющей государственную тайну.
1. Способ работы автоматики одноствольного нарезного стрелково-пушечного оружия, включающий досылание за один цикл работы патрона в патронник ствола с помощью возвратно-поступательного перемещения затвора, запирание канала ствола, выстрел, отпирание канала ствола и экстракцию стреляной гильзы обратным движением затвора, отличающийся тем, что за счет взаимодействия ствола через нарезы с движущимся снарядом ему сообщают вращательное движение вокруг своей продольной оси с обеспечиванием полного оборота ствола за один упомянутый цикл, при этом вращательное движение ствола преобразуют в возвратно-поступательное движение затвора посредством взаимодействия закрепленных на стволе роликов с копировальными пазами надетой на ствол муфты.
2. Автоматическое одноствольное нарезное стрелково-пушечное оружие, содержащее ствольную коробку с нарезным стволом, затвором, ударно-спусковым механизмом и механизмом подачи патронов, отличающееся тем, что ствол выполнен с возможностью вращения вокруг своей продольной оси за счет взаимодействия через нарезы с движущимся в стволе снарядом, на внешней поверхности ствола закреплены ролики и на ствол надета муфта, имеющая на внутренней поверхности копиры, взаимодействующие с роликами для обеспечения возвратно-поступательного движения затвора относительно ствольной коробки, между муфтой и задним выступом на ствольной коробке установлена пружина сжатия, при этом муфта соединена с затвором, а со стороны казенника ствол выполнен с выступами или вырезами, входящими при вращении ствола в зацепление с соответствующими вырезами или выступами затвора для запирания канала ствола на время выстрела.
