Глушитель реактивно-поглощающего типа для стрелкового оружия

Глушитель реактивно-поглощающего типа для стрелкового оружия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к многокамерным глушителям расширительного типа, предназначенным для механического подавления звука при выстреле из стрелкового оружия.

В настоящее время наибольшее распространение получили многокамерные глушители расширительного типа, интегральные. Эффективность глушителя повышается при последовательном расположении нескольких камер, разделенных перегородками, тоже с отверстиями, соосными стволу, при этом рассчитывается его внутренняя газодинамика, когда за счет использования фигурных перегородок сложного профиля в его корпусе создаются поворот потока газа, противопотоки и турбулентные завихрения. Частицы газа, соударяясь, быстро теряют при этом свою энергию.

Из новейших отечественных разработок в этой области следует отметить винтовку снайперскую специальную (ВСС) «Винторез». В этом оружии глушитель интегрирован (но не составляет одно целое) со стволом, обычного типа, с завихрителями потока газов. Пороховые газы попадают в полость глушителя через ряд веерообразных отверстий в стенке ствола. В расширительной камере происходит сброс давления, затем газы разделяются на противопотоки и окончательно охлаждаются.

Цель изобретения - изменение внутренней конструкции глушителя в местах расположения наклонных диафрагм и звукообразования в свободном пространстве на воронкообразные диафрагмы, которые находятся при прежних геометрических размерах корпуса глушителя, с целью уменьшения среднего по времени значения плотности потока энергии, которую несет с собой звуковая волна при выстреле, и снижения тактического параметра ОМД - громкости выстрела.

Известны глушитель для стрелкового оружия [2] и глушитель к оружию с малым демаскирующим действием [3], предназначенные для уменьшения плотности потока энергии, которую несет с собой звуковая волна при выстреле, и снижения тактического параметра ОМД- громкости выстрела.

В продолжение работ по расчету и моделированию предложенных глушителей разработан программно-моделирующий комплекс математического расчета звукообразования от глушителей реактивного типа и от глушителей со звукопоглощающими включениями для стрелкового оружия. С помощью пакета прикладных программ, разработанного на основе проекционного метода Галеркина, проведен вычислительный эксперимент для широкого класса неоднородностей в полости многокамерных глушителей реактивного и поглощающего типов для стрелкового оружия.

Ранее авторами на основе декомпозиционного подхода [1] разработана матричная математическая модель процессов звукообразования в системе ствол - глушитель - неограниченная среда:

где А, В - векторы, компонентами которых являются коэффициенты рядов разложения акустического поля по собственным функциям шарового акустического волновода; Т - матрица передачи; L, М, N - матрицы с элементами

здесь Р - избыточное давление, r, θ, α - сферические координаты, S₂ - входное сечение глушителя, S₁ - входное сечение полусферы, - вектор скорости частиц газа; a₁, b₁ - векторы, компонентами которых являются коэффициенты рядов Фурье разложения акустического поля на входном сечении S₂ по собственным функциям круглого акустического волновода (ствола глушителя):

здесь k={0,m}; J₁(χ_0mR) - функция Бесселя 1-го порядка; χ_0m=α_0m/R, α_0m - корни уравнения ; Г_0m - постоянные распространения собственных волн в круглом акустическом волноводе; R - радиус акустического волновода (ствола);

- коэффициенты нормировки.

Входными параметрами для математической модели являются: давление Р₁ и скорость частиц газа в стволе (на бесконечно малом расстоянии от сечения S₁); длительности τ_α,τ_β импульсов Р₁ и . Параметры α и β на уровне 0,25 длительность импульсов τ_α и τ_β определяем следующим образом:

.

На фиг.1 показана конструкция интегрированного глушителя бесшумной снайперской винтовки «Винторез». Ствол в передней части имеет несколько рядов отверстий, выводящих из глушителя часть пороховых газов со дна нарезов. В передней части, перед дульным срезом ствола, глушитель имеет ряд стальных диафрагм с отверстием для пули, тормозящих пороховые газы внутри глушителя.

На фиг.2 показаны результаты математического расчета зависимости интенсивности звука от угла наклона стальных диафрагм в глушителе.

Результаты математического моделирования получены с учетом числа временных гармоник, равного 150, и числа пространственных гармоник, равного 100. Геометрия поверхности стальных диафрагм глушителя аппроксимировалась ступенчатой моделью, число ступенек - 45. Дальнейшее расширение базиса временных и пространственных гармоник и увеличение числа ступеней практически не изменяло результатов математического моделирования.

Фиг.2. Результаты математического расчета зависимости интенсивности звука от угла φ наклона стальных диафрагм в глушителе «Винторез»:

; Р₁=13,7·10⁶ Н/м²; τ_α=τ_β=50 мкс;

T=900 мкс; r₀=1,2 м; α₀=0; θ₀=15°; r₀=0; θ₀=20°; I₀10^-12 Вт/м².

Из графика (фиг.2) следует, что оптимальные значения угла φ наклона диафрагмы составляют 54÷65°. При этих углах интенсивность звука в точке наблюдения М наименьшая. Заметим, что в штатном глушителе снайперской винтовки «Винторез» угол наклона стальных диафрагм составляет 61,4°.

На фиг.3 проведено сравнение результатов математического моделирования с натурным экспериментом. Как видно из графика (фиг.3), совпадение результатов математического моделирования с экспериментом вполне удовлетворительное. Результаты математического моделирования глушителя показали, что его конструкция оптимальна с точки зрения звукообразования по углу наклона стальных диафрагм. Совпадение результатов математического моделирования с экспериментом, а также оптимизация конструкции глушителя по звукообразованию свидетельствует о достоверности результатов, полученных с помощью разработанной математической модели.

Фиг.3. Диаграмма направленности интенсивности звука от штатного глушителя к снайперской винтовке «Винторез»: ; Р₁=13,7 Н/м²; τ_α=τ_β=50 мкс; T=900 мкс; r₀=1,2 м; θ₀=15°; α₀=0;

о - эксперимент; • - математический расчет.

Программно-моделирующий комплекс позволяет проводить вычислительный эксперимент для широкого класса структур неоднородностей в полости глушителя. Авторами была проведена большая работа по поиску новых конструкций неоднородностей для глушителя к снайперской винтовке «Винторез» и их оптимизации для снижения уровня звукообразования. На фиг.4 показана конструкция однокамерного глушителя реактивно-поглощающего типа с воронкообразной диафрагмой со звукопоглощающим включением в виде области с металлическими окатышами диаметром два миллиметра, находящимися в корпусе из стальной сетки с размером окна 1×1 мм. Эта конструкция разработана авторами на основе вычислительных экспериментов. На фиг.5 показана зависимость интенсивности звука от длины L звукопоглощающего включения. Наименьшая интенсивность звука наблюдалась при длине звукопоглощающего включения, равной 60-80 мм.

Фиг.5. Зависимость интенсивности звука от длины звукопоглощающего включения: ; Р₁=13,7·10⁶ Н/м²; τ_α=τ_β=50 мкс;

T=900 мкс; r₀=1,2 м; α₀=0, θ₀=15°.

Результаты численных исследований на разработанной математической модели показали, что интенсивность звука от глушителя со звукопоглощающим включением (фиг.4) на 20-24 дБ ниже штатного глушителя снайперской винтовки «Винторез» (фиг.1). Результаты экспериментальных измерений интенсивности звука от изготовленного образца глушителя со звукопоглощающим включением показали, что интенсивность звука на расстоянии r₀=1,2 м, α₀=0, θ₀=15° составляла 103 дБ, от штатного глушителя - 124 дБ.

Разработанный программно-моделирующий комплекс математического расчета звукообразования от глушителей с различной внутренней структурой позволяет дать рекомендации по внесению изменений в конструкции существующих глушителей с целью снижения уровня звукообразования от них в свободном пространстве и формировать облик принципиально новых конструкций глушителей реактивного и поглощающего типа для стрелкового оружия.

Используемая литература

1. Голованов О.А., Макеева Г.С., Грачев А.И. Декомпозиционный подход к решению задач прикладной электродинамики и акустики с применением базовых элементов в виде автономных блоков. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2006. № 6 (27). С.55.

2. Грачев И.И., Голованов О.А., Курков С.Н., Грачев А.И., Устинов Е.М. Глушитель для стрелкового оружия. Патент на полезную модель 65635 от 10.08.2007 г. Опубл. 10.08.2007 г. Бюл. №22.

3. Грачев И.И., Голованов О.А., Курков С.Н., Грачев А.И., Устинов Е.М. Глушитель к оружию с малым демаскирующим действием. Патент на полезную модель 66802 от 27.09.2007 г. Опубл. 27.09.2007 г. Бюл. №27.

Глушитель реактивно-поглощающего типа для стрелкового оружия, содержащий корпус, установленный перед дульным срезом ствола, пустотелую камеру, воронкообразную диафрагму с отверстием для пули, отличающийся тем, что он снабжен звукопоглощающей кольцеобразной полостью с металлическими окатышами диаметром 2 мм, размещенными в корпусе из стальной сетки с размером окна 1×1 мм, при этом длина пустотелой камеры составляет 60-80 мм.