Глушник звуку пострілу стрілецької зброї

1. Глушник звуку пострілу стрілецької зброї, що містить передній фланець з пристроєм кріплення до ствола зброї, зв'язаний з ним циліндричний порожнистий корпус, кінцевий фланець, а також розташовані в порожнині корпусу співвісно йому три перфоровані поперечні перегородки та перфоровану бічними отворами на ділянках між перегородками центральну трубку, які утворюють чотири розширювальні камери, причому, в першій по ходу кулі розширювальній камері перфоровану центральну трубку виконано у вигляді дифузора, встановленого з торцевим проміжком відносно внутрішньої площини переднього фланця, який відрізняється тим, що в другій, третій та четвертій розширювальних камерах встановлено групи відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок, бічні поверхні яких перфоровано повздовжніми щілинними отворами, повздовжні осі симетрії паралельні повздовжній осі глушника, бічні поверхні кожної з них дотикаються одночасно до зовнішньої поверхні центральної трубки, внутрішньої поверхні корпусу глушника та між собою, перфораційний отвір центральної трубки в кожній розширювальній камері виконано напроти щілинного отвору одного із відрізків оболонок, щілинні перфораційні отвори відрізків оболонок кожної групи виконано в місцях 2 (19) 1 3 Винахід належить до пристроїв вогнепальної зброї і призначений для глушіння (зниження рівня) звуку пострілу при проведенні військових і спеціальних операцій, які передбачають застосування стрілецької зброї з глушником, а також дослідницьких, тренувальних, навчальних, мисливських та інших видів стрільб. Відомі глушники, що містять передній фланець з пристроєм кріплення до ствола зброї, зв'язаний з ним циліндричний порожнистий корпус, кінцевий фланець, а також розташовану в порожнині корпусу циліндричну центральну перфоровану трубку, які між зовнішньою поверхнею трубки на внутрішню поверхню корпусу утворюють кільцеву порожнину, розділену поперечними перегородками на ряд розширювальних камер. Наприклад, глушник по патенту Швейцарії №48612 від 11.05.1910 року має центральну перфоровану трубку з виконаними на ній декількома поперечними перегородками, які утворюють розширювальні камери. Перша розширювальна камера має вільний об'єм, що складає приблизно 0,3 загального об'єму внутрішньої порожнини корпусу глушника. Пристрій для зниження рівня звуку по патенту США № 2043731 від 17.02.1936 р. має центральну перфоровану по всій довжині трубку та декілька поперечних перегородок (в основному варіанті три, що утворюють чотири розширювальні камери рівного об'єму). Розширювальні камери можуть містити в собі звукопоглинаючий матеріал. В книзі (Мураховский В. И., Слуцкий Е. А. Оружие специального назначения. - М.: "АрсеналПресс", 1995.-212 с.) на стор. 131 наведено конструктивну схему глушника з центральною перфорованою трубкою та поперечними перегородками. Цей глушник має шість поперечних перегородок, встановлених на центральній трубці, причому об'єми розширювальних камер збільшуються по напряму польоту кулі. Конструкцію глушника такого ж типу наведено на стор. 143 (Ардашев А. Н., Федосеев С. Л. Оружие спецназа. - М.: Яуза, Эксмо, 2008.-608 с). Подібну конструктивну схему має інтегрований глушник по патенту Великобританії № 2350 881 від 10.06.1999. Особливістю цього глушника є наявність в поперечних перегородках отворів, повздовжні осі яких паралельні повздовжній осі ствола. Наявність цих отворів збільшує витрати енергії порохових газів, що приводить до підвищення ефективності зниження рівня звуку пострілу. Конструкція глушника по Європейському патенту WO 01/61269 А1 від 15.02.2001 р. має п'ять розширювальних камер, центральну перфоровану трубку, з якою, як з одним цілим, виконано чотири перфоровані отворами, поперечні перегородки. Таку ж конструкцію глушника описано в патенті США (№ заявки 2003/0145718 А1) від 07.08.2003 р. Глушник по патенту ЕПВ № 0107273 від 18.07.1983 р. містить вузол кріплення до ствола стрілецької зброї, порожнистий корпус, центральну перфоровану трубку, встановлену співвісно стволу 97016 4 зброї, і поперечні перегородки, які ділять порожнину, утворену зовнішньою поверхнею центральної трубки та внутрішньою поверхнею корпусу, на ряд (одну або декілька) ізольованих або зв'язаних одна з одною через отвори в перегородках, розширювальних камер. Отвори в стінці центральної трубки можуть бути радіальними або нахиленими до повздовжньої осі глушника, порожнини розширювальних камер можуть бути вільними або мати наповнювач. Розвитком цієї конструкції є глушник по патенту США № 5136923 від 11.08.1992 p., який в суттєвих своїх ознаках повторює технічне рішення по патенту ЕПВ № 0107273 від 18.07.1983 р. Конструкція по патенту України № 84118 від 05.05.2008 р. також включає центральну перфоровану трубку, поперечні перегородки та має ряд особливостей, що оптимізують характеристики глушника такого типу. Найбільш близьким по технічній сутності і позитивному досягнутому ефекту до запропонованого (прототипом) є глушник, конструкцію якого приведено в заявці на видачу патенту України № 97020581 від 11.02.1997 р. (Інститут технічної механіки НАН України, Науково-виробнича фірма "ІМКАС", Коновалов М. А., Кулик А. Д., Скорик О. Д., Воронін О. М., Гришенцев В. Г., Поляков Г. А.), дивись також Рис. 6.102, стор. 185 книги Коновалов Н. А., Пилипенко О. В., Скорик А. Д. и др. "Ручное огнестрельное оружие бесшумного боя. Приборы снижения уровня звука выстрела для автоматов. Проектирование и экспериментальная отработка", Днепропетровск, НАН Украины и НКА Украины, Институт технической механики, 2008.303 с. ISBN 978-966-02-4374-3. Загальними ознаками прототипу і заявленого глушника є наявність переднього фланця з пристроєм кріплення до ствола зброї, зв'язаного з ним циліндричною порожнистою корпусу, а також розташованих в порожнині корпусу трьох перфорованих поперечних перегородок та перфорованої боковими отворами на ділянках між перегородками центральної трубки, які утворюють чотири розширювальні камери, причому в першій по ходу кулі розширювальній камері перфоровану центральну трубку виконано у вигляді дифузора, встановленого з торцевим проміжком відносно внутрішньої площини переднього фланця. Глушник по заявці на видачу патента України № 97020581 від 11.02.1997 р. має просту конструкцію, що забезпечує прийнятні рівні зниження рівня звуку пострілу для вирішення завдань, які не потребують ефективності глушника вище 23-25 дБ. При необхідності, спроби оптимізації характеристик та допустимого ускладнення конструкції такого глушника в межах прийнятої концепції його будови не дають відповідного підвищення ефективності зниження рівня звуку пострілу. Основна задача запропонованого винаходу підвищення в порівнянні з прототипом ефективності зниження рівня звуку пострілу - до 31-33 дБ, при максимальному збереженні переваг прототипу 5 - простоти конструкції, високої технологічності виготовлення, прийнятних вагових, вартісних та експлуатаційних характеристик. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що в глушнику, що містить передній фланець з пристроєм кріплення до ствола зброї, зв'язаний з ним циліндричний порожнистий корпус, кінцевий фланець, а також розташовані в порожнині корпусу співвісно йому три перфоровані поперечні перегородки та перфоровану бічними отворами на ділянках між перегородками центральну трубку, які утворюють чотири розширювальні камери, причому в першій по ходу кулі розширювальній камері перфоровану центральну трубку виконано у вигляді дифузора, встановленого з торцевим проміжком відносно внутрішньої площини переднього фланця, в другій, третій та четвертій розширювальних камерах встановлено групи відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок, бічні поверхні яких перфоровано повздовжніми щілинними отворами, повздовжні осі симетрії паралельні повздовжній осі глушника, бічні поверхні кожної з них дотикаються одночасно до зовнішньої поверхні циліндричної центральної трубки, внутрішньої поверхні корпусу глушника та між собою, перфораційний отвір центральної трубки в кожній розширювальній камері виконано напроти щілинного отвору одного із відрізків оболонок, щілинні перфораційні отвори відрізків оболонок кожної групи виконано в місцях дотику бічних поверхонь відрізків оболонок один до одного, а кінцевий по колу в групі відрізок оболонки має один перфораційний щілинний отвір, повздовжні осі циліндричних отворів, виконані в поперечних перегородках, співпадають з повздовжніми осями відрізків оболонок, групу відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок в третій камері повернуто на кут  , в четвертій - 2 відносно групи відрізків оболонок в другій розширювальній камері, а контур поперечних перегородок, що межує з внутрішньою поверхнею корпусу глушника, утворено проекціями на них поперечних перерізів груп відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок, розміщених в двох суміжних розширювальних камерах. Причому, такі умови розміщення груп відрізків циліндричних оболонок в розширювальних камерах визначають розрахунок основних геометричних характеристик запропонованого глушника з обов'язковим використанням співвідношень: n Dd Dd  d D; D1  ; D2  ;  , n 2 2 n де d - зовнішній діаметр центральної внутрішньої перфорованої трубки, вибраний із співвідношення: d  16d0 , де d0 - калібр зразка стріле, цької зброї; D - внутрішній діаметр корпусу глушника; D1 - зовнішній діаметр відрізка вісесиметричної циліндричної оболонки; D2 - діаметр циліндричної поверхні, коаксіальної повздовжній осі глушника, з твірними якої співпадають повздовжні осі відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок; 97016 6 n - кількість відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок в кожній розширювальній камері (група відрізків); 2 - кут розміщення по поперечному перерізу глушника повздовжніх осей відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок. Крім того, поперечні перегородки встановлено таким чином, що довжини першої і другої по ходу кулі розширювальні камери становлять по 0,3, а третьої та четвертої - по 0,2 довжини внутрішньої порожнини корпусу глушника. Крім того, в першій розширювальній камері центральну перфоровану трубку може бути встановлено між першою перегородкою та внутрішньою поверхнею переднього фланця без проміжку. Сукупність таких істотних відмітних ознак запропонованого глушника звуку пострілу стрілецької зброї як встановлення в другій, третій і четвертій розширювальних камерах груп відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок, бічні поверхні яких перфоровано повздовжніми щілинними отворами, повздовжні осі симетрії паралельні повздовжній осі глушника, бічні поверхні кожної з них дотикаються одночасно до зовнішньої поверхні циліндричної центральної трубки, внутрішньої поверхні корпусу глушника та між собою, перфораційний отвір центральної трубки в кожній розширювальній камері виконано напроти щілинного отвору одного із відрізків оболонок, щілинні перфораційні отвори відрізків оболонок кожної групи виконано в місцях дотику бічних поверхонь відрізків оболонок один до одного, а кінцевий по колу в групі відрізок оболонки має один перфораційний щілинний отвір, повздовжні осі циліндричних отворів, виконані в поперечних перегородках, співпадають з повздовжніми осями відрізків оболонок, групу відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок в третій камері повернуто на кут  , в четвертій - 2 відносно групи відрізків оболонок в другій розширювальній камері, а контур поперечних перегородок, що межує з внутрішньою поверхнею корпусу глушника, утворено проекціями на них поперечних перерізів груп відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок, розміщених в двох суміжних розширювальних камерах, причому розміри глушника вибирають із співвідношень: l1  l2  0,3L; l3  l4  0,2L; n Dd Dd  D; D1  ; D2  ;  , n 2 2 n де L - довжина внутрішньої порожнини корпусу глушника; l1, l2, l3, l4 - довжини відповідних розширювальних камер; d - зовнішній діаметр центральної внутрішньої перфорованої трубки, вибраний із співвідношення: d  16d0 , де d0 - калібр зразка стрілецької , зброї; D - внутрішній діаметр корпусу глушника; D1 - зовнішній діаметр відрізка вісесиметричної циліндричної оболонки; D2 - діаметр циліндричної поверхні, коаксіальної повздовжній осі глушника, з твірними якої d 7 97016 співпадають повздовжні осі відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок; n - кількість відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок в кожній розширювальній камері (група відрізків); 2 - кут розміщення по поперечному перерізу глушника повздовжніх осей відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок, необхідна і достатня у всіх випадках, на які поширюється об'єм правового захисту. Інші відмітні ознаки характеризують оптимізацію конструкції глушника в окремих випадках його виконання. Наявність в розширювальних камерах груп відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок, які одночасно дотикаються до зовнішньої поверхні центральної перфорованої трубки, внутрішньої поверхні корпусу глушника та між собою дозволяє виконати перфораційні щілинні отвори в центральній трубці та відрізках вісесиметричних циліндричних оболонок з метою формування потоків газу, який буде послідовно заповнювати внутрішній об'єм кожної трубки в групі. Для цього щілинний отвір центральної трубки розміщують напроти щілинного перфораційного отвору одного з відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок в групі; другий щілинний перфораційний отвір цього відрізка оболонки розміщують напроти такого ж щілинного отвору в наступному по колу з групи відрізків в місці їх дотику, а останній в групі по колу відрізок повинен мати один щілинний отвір. Останній відрізок обмежує замкнену газову порожнину, що утворена окремими, з'єднаними через щілинні перфораційні отвори внутрішніми об'ємами відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок. В перегородках виконані циліндричні отвори, повздовжні осі яких співпадають з повздовжніми осями відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок. Вони призначені для забезпечення проходу газу з першої розширювальної камери до внутрішніх об'ємів групи вісесиметричних циліндричних оболонок другої розширювальної камери, а потім - третьої і четвертої. Поворот груп відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок відносно попередньої групи на кут  забезпечує збільшення внутрішнього газодинамічного опору глушника. Щоб забезпечити таку конструктивну схему глушника необхідно отримати його геометричні характеристики з використанням розрахункової схеми Фіг. 1. На ній наведено такі позначення: 8 D - внутрішній діаметр корпусу глушника; d - зовнішній діаметр центральної трубки; D1 - зовнішній діаметр відрізка вісесиметричної циліндричної оболонки; D2 - діаметр циліндричної поверхні, коаксіа льної повздовжній осі глушника, з твірними якої співпадають повздовжні осі відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок; n - кількість відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок в кожній розширювальній камері (група відрізків); 2 - кут розміщення по поперечному перерізу глушника повздовжніх осей відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок. З цієї схеми виходить, що: Dd Dd  D1  ; D2  ;  , 2 2 n а з урахуванням того, що трикутник ОАВ прямокутний з прямим кутом при вершині В, маємо: Dd  Dd n sin   ;  ;d  D. Dd n Dd n Теоретичні розрахунки та експериментальні дослідження показали, що ефективність зниження рівня звуку пострілу глушником запропонованого типу максимальна при розміщенні поперечних перегородок як показано на Фіг. 4, 5. l1  l2  0,3L; l3  l4  0,2L, де L - довжина внутрішньої порожнини корпусу глушника, а l1, l2, l3, l4 - довжини відповідних розширювальних камер. Вимоги міцності центральної трубки та технологічності виготовлення глушника приводять до співвідношення d  16d0 , , де d0 - калібр стрілецької зброї. Внутрішній діаметр корпусу D з міркувань найкращої ефективності глушника повинен мати максимально можливе значення, при цьому глушник не повинен перешкоджати прицілюванню зброї. Для більшості зразків ручної стрілецької зброї з урахуванням можливої з огляду на міцність корпусу глушника товщини стінки, він становить ~ 35-38 мм. Таким чином, основні геометричні розміри елементів поперечного перерізу глушника запропонованої конструкції будуть мати, наприклад, значення, наведені в таблиці. Таблиця d0 , мм 5,56 7,62 9,0 d , мм 9,0 12,0 14,4 D , мм 38 38 38 D1 , мм D2 , мм n  , град. 14,5 12,0 12,0 23,5 26,0 26,2 5 6 7 36 30 25,7 Конструкція запропонованого глушника пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 наведено розрахункову схему глушника, на Фіг. 2 - схему взаємного положення центральної перфорованої трубки глушника, груп відрізків циліндричних вісесиметричних оболонок та корпусу глушника в розширювальній камері, і стрілками позначено напрям руху газового потоку з центральної трубки у 9 внутрішні порожнини відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок. На Фіг. 3 показано контур поперечних перегородок, що межує з внутрішньою поверхнею корпусу глушника. Він утворений проекціями на площину перегородки поперечних перерізів груп відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок, розміщених в двох суміжних розширювальних камерах, наприклад (10-15) та (17-22). Через те, що групи відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок в кожній наступній розширювальній камері повернуто на кут  відносно положення попередньої групи, зовнішній контур кожної перегородки буде утворено лінією, фрагмент якої показано, як а-б-в-г-д-е-ж-з. На Фіг. 3 заштриховано частину поперечного перерізу, що утворює вільний по всій довжині внутрішньої порожнини корпусу глушника об'єм між внутрішньою поверхнею корпусу, зовнішніми контурами перегородок та зовнішніми поверхнями груп вісесиметричних циліндричних оболонок. На Фіг. 4 наведено повздовжній розріз глушника в основному варіанті його виконання, а на Фіг. 5 - у варіанті, коли в першій розширювальній камері центральну перфоровану трубку встановлено між першою перегородкою та внутрішньою поверхнею переднього фланця без проміжку. На Фіг. 6 наведено поперечний переріз А-А глушника по другій розширювальній камері, на Фіг. 7 - по третій розширювальній камері, а В-В - по четвертій розширювальній камері. На Фіг. 7 показано ортогональну проекцію поперечних перегородок глушника на площину його поперечного перерізу. Глушник містить передній фланець з пристроєм кріплення до ствола зброї 1, зв'язаний з ним циліндричний порожнистий корпус 2, кінцевий фланець 3, а також розташовані в порожнині корпусу співвісно йому три перфоровані поперечні перегородки 4, 5, 6 та перфоровану бічними отворами 7 на ділянках між перегородками центральну трубку 8. Поперечні перегородки 4, 5, 6 утворюють чотири розширювальні камери (І, II, III і IV). В першій розширювальній камері центральну трубку виконано у вигляді дифузора 9, який встановлено з торцевим проміжком l5 відносно внутрішньої площини переднього фланця, або ж без проміжку, як показано на Фіг. 5. В розширювальній камері (II) встановлено відрізки вісесиметричних циліндричних оболонок (1015), повздовжні осі симетрії яких паралельні повздовжній осі глушника. Бічні поверхні кожної з них одночасно дотикаються до зовнішньої поверхні центральної циліндричної трубки 8, внутрішньої поверхні корпусу глушника 2 та між собою, бічні поверхні відрізків оболонок перфоровані щілинними отворами 16. Перфораційний отвір центральної трубки 8 (див. Фіг. 2, Фіг. 6) виконано напроти щілинного перфораційного отвору у відрізку оболонки 10, щілинні перфораційні отвори відрізків оболонок групи виконано в місцях дотику бічних поверхонь відрізків оболонок (10-15) один до одного, а кінцевий по колу в групі відрізок оболонки (11) має один щілинний перфораційний отвір. В першій попереч 97016 10 ній перегородці (4) виконано циліндричні отвори 28, повздовжні осі яких співпадають з повздовжніми осями відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок (10-15) та (17-22). В третій (III) розширювальній камері (Фіг. 7) відрізки вісесиметричних циліндричних оболонок (17-22) розміщено таким же чином, як і в камері (II), за виключенням того, що всю групу відрізків оболонок в цій розширювальній камері повернуто відносно груп оболонок в другій розширювальній камері на кут  . В четвертій розширювальній камері (Фіг. 8) відрізки циліндричних вісесиметричних оболонок (23-28) розміщено таким же чином, як в камері III, за винятком того, що групу оболонок в цій камері повернуто відносно групи оболонок в камері III також на кут  . Глушник працює в такий спосіб. При проходженні кулі по стволу зброї з надзвуковою швидкістю попереду неї утворюється шар стиснутого повітря (ударна хвиля, яка відійшла), що через пристрій кріплення глушника до ствола зброї (1) досягає внутрішньої порожнини корпусу глушника (2). За кулею з надзвуковою швидкістю рухаються порохові гази, що мають високу температуру і тиск. Частина газів проривається між стінкою каналу ствола і кулею і обганяє її. Коли куля входить в глушник, гази заповнюють першу розширювальну камеру і через отвори 29 в першій перегородці 4 починають заповнювати внутрішні об'єми відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок (10-15), створюючи течію газу, що має швидкість, направлену паралельно повздовжнім осям відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок. В подальшому цей потік утворюється також у внутрішніх порожнинах груп відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок (17-22) та (23-28). Одночасно між внутрішньою поверхнею корпусу глушника 2, зовнішньою поверхнею груп відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок (10-15); (17-22); (23-28) та зовнішнім контуром перегородок 4, 5, 6 формується потік газу на всю довжину внутрішньої порожнини глушника, паралельний його повздовжній осі. Потік дроселюється в цій фігурній щілині, його енергія розсіюється, ефективність глушника зростає. Коли куля входить в другу розширювальну камеру, гази пострілу через щілинний перфораційний отвір заповнюють внутрішній об'єм відрізка вісесиметричної циліндричної оболонки 10 і, рухаючись, як показано на фіг. 2, послідовно заповнюють внутрішні вільні об'єми всієї групи вісесиметричних циліндричних оболонок (10-15), створюючи потік газу, швидкість якого перпендикулярна повздовжнім осям оболонок. У внутрішніх порожнинах оболонок 10-15 цей потік газу зіштовхується з потоком, що утворено течією газу через перфораційні отвори 29 в перегородках. Виникає зіткнення цих потоків, що приводить до інтенсивного завихрення і перемішування газу і, як наслідок, значного розсіювання і втрат його енергії. При подальшому русі кулі вздовж перфорованої центральної трубки 8 в роботу включаються 11 третя та четверта розширювальні камери, причому газодинамічні явища і процеси, що відбуваються в них, практично не відрізняються від процесів у третій розширювальній камері за виключенням того, що температура і тиск порохових газів мають більш низькі значення. Наявність в запропонованому глушнику групи відрізків вісесиметричних циліндричних оболонок, їх взаємне розташування, виконання їх щілинних перфораційних отворів один проти одного, форма контуру та виконання перфораційних отворів в перегородках так, що їх повздовжні осі співпадають з повздовжніми осями відрізків оболонок, вибір розмірів конструктивних елементів глушника з наведених співвідношень забезпечують найбільш ефективне перетворення енергії в циклі заповнення-спорожнення розширювальних камер, приводить до значного підвищення ефективності зниження рівня звуку пострілу. 97016 12 На запропонований глушник авторами було розроблено конструкторську документацію, виготовлено експериментальні зразки глушників для ручної стрілецької зброї калібрів 5,56 мм, 7,62 мм та 9,0 мм, а також проведено натурні випробування цих зразків. Вимірювання ефективності зниження рівня звуку пострілу показали, що для всіх видів зброї ефективність зниження рівня звуку пострілу глушником запропонованої конструкції становить не нижче 31 дБ, що відповідає показникам кращих зразків відомих глушників для цих видів зброї. Таким чином, глушник запропонованої конструкції, при його простоті, мінімальних габаритномасових і високих експлуатаційних характеристиках, високій надійності роботи забезпечує зниження рівня звуку пострілу, близьке до максимально можливого в своєму класі. 13 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 97016 Підписне 14 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601