Пуля для оружия ограниченного поражения

Пуля для оружия ограниченного поражения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к пулям для оружия ограниченного поражения, выполненным с возможностью воздействия на мишень наподобие сильного удара кулаком с ограничением повреждений или травматизма в результате этого воздействия, в частности, в чувствительных и не защищенных зонах человека (в частности головы).

Оружие ограниченного поражения (ООП) классически применяется силами охраны порядка и вооруженными силами во время внешних операций с целью нейтрализации или обращения в бегство людей, одновременно избегая нанесения им ран или минимизируя нанесенные раны или повреждения.

Этими пулями стреляют при помощи устройств с нарезным стволом, наиболее распространенные из которых имеют калибр 40 мм (обозначение НАТО: 40 мм × 46).

Чаще всего эти пули ООП имеют общую цилиндрическую форму, и их длина составляет около 50-70 мм, а диаметр, как было указано выше, составляет около 40 мм, при этом их передний конец имеет форму купола, как правило, полусферического. Их классически выполняют посредством литья из термопластического пеноматериала.

В настоящее время существует очень мало решений в области создания новых кинетических боеприпасов ограниченного поражения (ОП) и, в частности, в усовершенствовании конечного эффекта соответствующих пуль.

Действительно, авторы известных решений преследовали цель сделать материалы этих пуль более пластическими, предполагая, что чем «мягче» пуля, тем менее смертельной она является. Насколько известно заявителям, не было сделано никаких конкретных исследований, чтобы понять взаимосвязь между физическими параметрами и травматическим эффектом при попадании пули ОП в человеческую мишень. Идентификация «подходящего» физического параметра позволяет вести поиск надлежащих технологических решений.

Для решения этой задачи было проведено исследование, которое показало и подтвердило в ходе испытаний и моделирования:

- что энергия не является универсальным механическим параметром серьезности поражения,

- что по сути дела этим параметром является сила при попадании.

Следует напомнить, что контроль низкой вероятности фатального исхода при использовании пули ограниченного поражения, тяжелых ранений или стойких повреждений у человека является трудно достижимым по причине физического явления, хорошо известного баллистикам, которое выражается в потере скорости на траектории пули в результате сопротивления воздуха при ее движении. Так, при применении современных пуль можно достичь очень низкого уровня эффективности на дистанции 50 м и высокого уровня смертоносного воздействия на дистанции 10 м, что чревато серьезными проблемами при применении силами охраны порядка и вооруженными силами.

Как было указано выше, важным физическим параметром при попадании с точки зрения болезненных эффектов является сила, действующая на мишень при попадании.

Для повышения эффективности и обеспечения отсутствия летальности пуль ограниченного поражения изобретение ставит целью передачи при попадании программируемой силы, которая всегда остается одинаковой или по существу одинаковой при любой конечной скорости и соответственно при любой дистанции стрельбы (причем в классических диапазонах скоростей в момент попадания (то есть примерно от 50 до 100 м/с)).

Для этого пуля ООП в соответствии с изобретением, имеющая общую цилиндрическую форму с продольной осью L, содержащая передний конец в виде сферического или приблизительно сферического купола и задний конец, согласно изобретению содержит:

- сердечник, выполненный из вспененного алюминия, при этом указанный сердечник имеет общую цилиндрическую форму с центром на указанной оси L, содержащий передний конец в виде сферического или по существу сферического купола и задний конец с задней стороной,

- цоколь, соединенный с указанным задним концом сердечника, при этом указанный цоколь имеет стенку, расположенную поперечно к указанной оси L, которая закрывает указанную заднюю сторону указанного сердечника, и

- наружную оболочку, закрывающую, по меньшей мере, передний конец указанного сердечника.

Во время выстрела цоколь пули деформируется нарезами ствола оружия, что обеспечивает вращение пули.

Сердечник из вспененного алюминия является очень легким и способен сплющиваться и поглощать энергию равномерно и независимо от скорости деформации во всех направлениях; наружная оболочка позволяет оптимизировать баллистический полет пули и ослабить первый контакт между пулей и мишенью в момент удара.

Сила удара этой пули является постоянной или почти постоянной при любой ее скорости (в классических диапазонах скорости удара, в частности от 50 до 100 м/с). Эта сила удара зависит, в частности, от плотности вспененного алюминия, то есть от параметра, выбираемого в зависимости от искомой силы удара.

Предпочтительно плотность вспененного алюминия, используемого для сердечника пули ООП в соответствии с изобретением, составляет от 30 до 300 кг/м³.

Предпочтительно цоколь пули выполняют из термопластического материала, а ее оболочку выполняют из термопластического пеноматериала.

Согласно отличительному признаку, поперечная стенка цоколя продолжена назад трубчатой стенкой с центром на продольной оси L, ограничивающей открытую заднюю полость.

Согласно частному варианту осуществления, поперечная стенка цоколя продолжена вперед трубчатым удлинением с центром на продольной оси L, образующим гнездо для размещения заднего конца сердечника из вспененного алюминия.

Согласно другому частому варианту осуществления, указанная задняя трубчатая стенка или указанное переднее трубчатое удлинение содержит наружный кольцевой направляющий поясок.

Согласно еще одному частному варианту осуществления, поперечная стенка цоколя продолжена вперед осевым шипом, обеспечивающим центровку передней части пули.

Согласно еще одному отличительному признаку, наружная оболочка доходит до заднего цоколя, полностью закрывая открытую сторону сердечника.

В предпочтительном варианте осуществления задний конец наружной оболочки содержит направленный внутрь буртик, который заходит в кольцевой приемный паз, выполненный в сердечнике из вспененного алюминия. В этом случае предпочтительно передний конец цоколя перекрывает задний конец наружной оболочки, блокируя в положении указанный буртик в его приемном пазу. Кроме того, передний конец цоколя и задний конец наружной оболочки предпочтительно взаимодействуют через взаимно соответствующие заплечики.

С другой стороны, сердечник может содержать осевую выемку, выходящую на его заднюю сторону напротив передней поперечной стенки цоколя. Эта выемка позволяет, в частности, программировать два уровня силы удара за счет выбора двух значений плотности вспененного алюминия. Она может оставаться в данном состоянии или может быть заполнена более или менее плотным вспененным алюминием для программирования интенсивности удара.

Согласно другому частному варианту осуществления, пуля содержит кольцевое сужение между своими передним и задним концами, соответствующее уменьшению диаметра, при этом указанное сужение проходит вперед от переднего конца цоколя.

Этот признак позволяет избежать контакта цоколя с мишенью во время удара под углом.

С другой стороны, пуля в соответствии с изобретением может содержать структуру из материала с упругой деформацией, расположенную спереди по оси L между наружной оболочкой и сердечником. Этим материалом может быть термопластический пеноматериал или могут быть микрошарики.

Цоколь, сердечник и наружную оболочку изготавливают раздельно и соединяют при помощи любого соответствующего средства.

Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания нескольких возможных вариантов осуществления, представленных в качестве неограничивающих примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показана пуля ООП в соответствии с изобретением, вид в перспективе;

на фиг.2 показана пуля, изображенная на фиг.1, вид в осевом разрезе;

на фиг.3 представлен первый вариант осуществления пули в соответствии с изобретением, вид в осевом разрезе;

на фиг.4 показан второй вариант осуществления пули в соответствии с изобретением, вид в перспективе;

на фиг.5 показана пуля, изображенная на фиг.4, вид в осевом разрезе;

на фиг.6 и 7 представлены кривые, показывающие изменение силы во время удара в зависимости от времени для пуль в соответствии с изобретением;

на фиг.8 представлен третий вариант осуществления пули в соответствии с изобретением, вид в осевом разрезе.

Пуля ООП 1, показанная на фиг.1 и 2, имеет общую цилиндрическую форму с продольной осью L. Ее длина может составлять примерно от 50 до 70 мм, а ее диаметр - примерно от 35 до 45 мм.

Задний конец 2 этой пули 1 заканчивается в плоскости, перпендикулярной к продольной оси L. На этом уровне открытая осевая выемка 3 предназначена для размещения выталкивающего пиротехнического патрона или другого выталкивающего средства. Ее передний конец 4 имеет форму сферического или приблизительно сферического купола.

Эта пуля 1, являющаяся симметричной вокруг своей продольной оси L, содержит задний цоколь 5, продолженный в переднем направлении сердечником 6, наружная сторона которого практически полностью закрыта оболочкой 7.

Задний цоколь 5 содержит цилиндрическую трубчатую стенку 8 с центром на оси L, закрытую на уровне своего переднего конца поперечной стенкой 9. Трубчатая стенка 8 не закрыта сзади и вместе с передней поперечной стенкой 9 ограничивает вышеуказанную осевую выемку 3.

Напротив этой передней поперечной стенки 9 трубчатая стенка 8 содержит выступающий наружу моноблочный кольцевой поясок 10. Наружная поверхность этого пояска 10 общей цилиндрической формы ограничивает максимальный наружный габарит пули и образует направляющую сторону внутри ствола метательного оружия.

Наружная поверхность трубчатой стенки 5 имеет диаметр, на несколько миллиметров меньший диаметра направляющей поверхности моноблочного пояска 10.

На стороне 11, обращенной к переднему концу 4 пули, поперечная стенка 9 цоколя 5 содержит цилиндрический моноблочный шип 12 с центром на оси L. Этот шип 12 имеет диаметр порядка половины диаметра пули 1; его высота составляет несколько миллиметров.

Цоколь 5, содержащий трубчатую стенку 8, поперечную стенку 9, поясок 10 и шип 12, выполнен в виде единой детали посредством литья из термопластического материала (например, поликарбоната). Плотность используемого термопластического материала может составлять от 1200 до 1600 кг/м³.

Он придает пуле основную часть ее массы, обеспечивает ее выталкивание и соединение спереди с частью, поглощающей энергию и программирующей силу удара.

Сердечник 6 пули 1 имеет общую цилиндрическую форму с центром на оси L.

Его задний конец 13 имеет диаметр, немного меньший диаметра направляющей поверхности пояска 10 цоколя 5, и его задняя сторона 14 имеет форму, позволяющую ему прилегать к передней стороне этого цоколя 5 с шипом 12.

Для этого задняя сторона 14 расположена в плоскости передней стороны 11 цоколя 5 и содержит осевую полость 15, соответствующую форме шипа 12.

Передний конец 16 сердечника 6 имеет форму сферического или по существу сферического купола с центром на оси L.

Этот сердечник 6 может иметь длину от 30 до 50 мм. Он выполнен из вспененного алюминия (алюминий с пористой структурой), плотность которого предпочтительно составляет от 30 до 300 кг/м³. Длина сердечника 6 и плотность используемого вспененного алюминия зависят от необходимой силы удара и от количества поглощаемой энергии.

Сердечник 6 выполняют посредством литья или любого другого способа формования или путем механической обработки пористых материалов.

Например, используют вспененный алюминий, выпускаемый компанией CYMAT Corporation (Канада) под названием ″Cymat stabilized aluminium foam″ (зарегистрированный товарный знак) или компанией SHINKO WIRE СО Ltd (Япония) под названием ″Alporas″ (зарегистрированный товарный знак).

Такая структура сердечника 6 предназначена для ограничения заранее определенной силы удара во время поглощения энергии, независимо от ударной скорости пули. Кроме того, форма спереди этой пористой структуры позволяет сохранять время увеличения силы удара до номинального уровня, например ниже критического значения разрыва волосистой части кожи головы.

Задний конец 13 сердечника 6 соединен с передним концом 11, 12 цоколя 5 при помощи любого соответствующего средства, например при помощи клея.

Передний конец 16 сердечника 6 закрыт оболочкой 7, предпочтительно выполненной из термопластического пеноматериала; плотность этого термопластического пеноматериала предпочтительно составляет от 100 до 150 кг/м³. Можно, например, использовать каучук, материал ЭПДМ или смесь нитрил-тефлон (зарегистрированный товарный знак).

Эта наружная оболочка 7 имеет толщину в несколько миллиметров (например, от 1 до 3 мм, предпочтительно около 2 мм).

В представленном варианте осуществления она закрывает всю переднюю и боковую наружную поверхность сердечника 6 за исключением кольцевого пояска 18 заднего конца 13 указанного сердечника 6. Для того чтобы ее наружная поверхность находилась в продолжении наружной поверхности этого «свободного» кольцевого пояска 18, оболочку 7 располагают в соответствующей выемке 19, выполненной на находящейся напротив наружной стороне сердечника 6.

Эта оболочка 7 в виде трубки, закрытой на своем переднем конце сферическим или по существу сферическим куполом, закреплена на сердечнике 6 при помощи любого соответствующего средства, например при помощи клея.

Оболочка 7 предназначена для улучшения баллистического полета пули, предотвращения при первом контакте между пулей и мишенью локального разрыва биологического материала мишени и обеспечения предварительного сплющивания пористой структуры алюминия.

На фиг.3 представлена версия осуществления пули, показанной на фиг.1 и 2. Для облегчения понимания части, идентичные с предыдущим вариантом осуществления, имеют такие же обозначения.

В соответствующей пуле 1′ сердечник 6 имеет глухую осевую выемку 20, открытую в сторону его задней стороны 14. Предпочтительно эта выемка 20 имеет цилиндрическую форму, и ее диаметр соответствует, с учетом зазора, диаметру осевого шипа 12 цоколя 5. Ее функцией является обеспечение получения во время удара профиля силы удара с двумя уровнями, запрограммированными заранее в зависимости от требуемой интенсивности.

В версиях осуществления выемка 20 может быть заполнена присоединяемым материалом. Этот присоединяемый материал может, например, представлять собой вспененный алюминий, более плотный, чем вспененный алюминий, используемый для периферии сердечника 6, чтобы повысить эффективность удара пули.

В этой пуле 1′ длина сердечника 6 меньше длины сердечника пули, показанной на фиг.1 и 2.

На фиг.4 и 5 представлен еще один возможный вариант пули в соответствии с изобретением.

И здесь части, идентичные с вариантами осуществления, показанными на фиг.1-3, сохраняют те же обозначения для облегчения понимания.

Соответствующая пуля 1′′ содержит задний цоколь 5, продолженный вперед сердечником 6 из вспененного алюминия, наружная сторона которого закрыта оболочкой 7.

Трубчатая стенка 8 цоколя 5 продолжена вперед за пределы поперечной стенки 9 трубчатым моноблочным удлинением 21. Направляющий поясок 10 расположен напротив поперечной стенки 9 цоколя 5 на части трубчатой стенки 8 и почти на всей длине удлинения 21.

Это удлинение 21 и стенка 9 цоколя 5 образуют гнездо 22 для размещения заднего конца 13 сердечника 6. Моноблочный шип 12 из предыдущих вариантов осуществления здесь отсутствует.

В данном случае сердечник 6 и цоколь 5 тоже соединены между собой при помощи любого соответствующего средства, например при помощи клея.

С другой стороны в этом варианте осуществления оболочка 7 закрывает всю открытую поверхность сердечника 6; она доходит до цоколя 5 и, в частности, до переднего конца удлинения 21.

Вариант осуществления, показанный на фиг.4 и 5, дополнительно отличается от предыдущих присутствием сужения 23, соответствующего уменьшению диаметра, между задним 2 и передним 4 концами.

Это сужение 23 позволяет избегать контакта между пластическим цоколем и мишенью при наклонном ударе пули, чтобы избежать уровня силы контакта, не совместимого с усилиями, запрограммированными при помощи вспененного алюминия.

В основном его получают за счет уменьшения диаметра заднего конца 13 сердечника 6.

Присутствие сужения 23 придает сердечнику 6 особое продольное сечение с задним концом 13 цилиндрической формы, продолженным передним концом 16 в виде буртика или в основном сферического утолщения.

Поверхность переднего конца 4 этой пули 1′′ имеет особую форму: сферическая концевая поверхность 4a продолжена поверхностью 4b в виде усеченного конуса, которая, в свою очередь, продолжена цилиндрической поверхностью 4c (диаметр которой приблизительно соответствует диаметру пояска 10), которая продолжена сужающейся поверхностью 4d, доходящей до сужения 23. Эта особая форма переднего конца 4 пули 1′′ позволяет измерять степень увеличения усилия (уровень программируемой силы на время, необходимое для его достижения), чтобы избежать локального разрыва биологических структур (например, волосистой части кожи головы при ударе по черепу).

Формы этих пуль обеспечивают отличное соответствие между их центром тяжести и центром выталкивающего их усилия для достижения хорошей наружной баллистики.

На фиг.6 представлена кривая, показывающая изменение силы во время удара в зависимости от времени удара для пуль 1 и 1′′, показанных на фиг.1 и 2, с одной стороны, и на фиг.4 и 5, с другой стороны.

Здесь показаны:

- степень увеличения (постоянная сила a на время увеличения b).

Эта степень увеличения должна быть меньше критического значения, чтобы избежать разрыва поверхностных биологических структур.

- постоянный уровень силы a, запрограммированной при помощи плотности вспененного алюминия и геометрии сердечника.

Этот уровень a калиброван таким образом, чтобы заранее определить необходимые повреждения и последствия.

- конец удара c при постоянной или по существу постоянной силе a.

На фиг.7 показано изменение сила/время для пули двойной плотности (показанной на фиг.3). Уровень d получают при помощи периферического пеноматериала сердечника, а уровень e определен центральным пеноматериалом сердечника, плотность которого превышает плотность периферического пеноматериала.

На фиг.8 представлен еще один возможный вариант осуществления пули в соответствии с изобретением.

Для облегчения понимания части, идентичные с вариантами осуществления, показанными на фиг.1-5, сохраняют те же обозначения.

Эта пуля 1′′′ содержит задний цоколь 5, который закрывает заднюю часть сердечника 6 из вспененного алюминия, наружная сторона передней части которого закрыта оболочкой 7.

Материалы, используемые для этих частей 5, 6 и 7, соответствуют материалам, описанным выше для вариантов осуществления, представленным на фиг.1-5.

Как показано на фиг.8, оболочка 7 закрывает переднюю часть сердечника 6 до цоколя 5.

На уровне своего заднего конца эта оболочка 7 содержит выступающий внутрь буртик 24, который заходит в выемку или кольцевой паз 25, выполненный в сердечнике 6 из вспененного алюминия, для обеспечения соединения между двумя элементами 6 и 7.

Этот кольцевой паз 25 сердечника 6 выполнен в плоскости, перпендикулярной к продольной оси L пули 1′′′.

На уровне заднего конца оболочки 7 присутствует также направленный наружу заплечик 26 напротив буртика 24.

Установку оболочки 7 на передний конец сердечника 6 осуществляют посредством плотной посадки за счет упругости материала этой оболочки 7.

Со своей стороны цоколь 5 содержит заднюю поперечную стенку 9, продолженную вперед трубчатым моноблочным удлинением 21, которое закрывает задний конец 13 сердечника 6 из вспененного алюминия.

Внутренняя сторона поперечной стенки 9 прилегает к задней стороне 14 сердечника 6.

Наружная сторона трубчатого удлинения 21 содержит выступающий направляющий поясок 10.

На уровне своего переднего конца удлинение 21 содержит кольцевой заплечик 27, направленный внутрь. Этот кольцевой заплечик 27 цоколя 5 взаимно соответствует кольцевому заплечику 26 оболочки 7.

Цоколь 5 присоединяют на уровне заднего конца сердечника 6 после установки на место оболочки 7. Его кольцевой заплечик 27 перекрывает соответствующий заплечик 26 оболочки 7, блокируя, таким образом, соединение оболочка 7 / сердечник 6.

Цоколь 5 крепят на заднем конце сердечника 6 при помощи любого соответствующего средства, например при помощи клея.

Предпочтительно внутренняя сторона трубчатого соединения 21 содержит бороздки или набор канавок/нервюр, которые позволяют оптимизировать соответствующее склеивание.

С другой стороны, предпочтительно цоколь 5 и оболочка 6 тоже соединены при помощи клея на уровне их взаимно соответствующих заплечиков 26 и 27.

После соединения наружные стороны переднего конца цоколя 5 и заднего конца оболочки 7 находятся в продолжении друг друга.

Отсутствие приклеивания оболочки 7 на переднем конце сердечника 6 позволяет этой оболочке 7 оставаться свободной во время сплющивания и избегать или, по крайней мере, ограничивать контакт между цоколем 5 и мишенью при ударах, смещенных относительно продольной оси L.

В случае необходимости трубчатую стенку 21 можно продолжить назад за пределы поперечной стенки 9 для получения открытой задней полости наподобие полости 4 в вариантах осуществления, показанных на фиг.1-5.

Как показано на фиг.8, передний конец сердечника 6 можно выполнить усеченным, что позволяет разместить структуру 28 (показана пунктирными линиями), позволяющую амортизировать удар при попадании.

Эту структуру 28 можно расположить между оболочкой 7 и передним концом сердечника 6; можно использовать любой амортизирующий материал с упругой деформацией, например термопластический материал соответствующей твердости или микрошарики (например, диаметром от 0,5 до 2 мм), выполненные из эластомерного материала или любого другого материала с упругой деформацией.

В варианте осуществления амортизирующую структуру 28 можно выполнить моноблочно с оболочкой 7 из материала этой оболочки 7.

1. Пуля для оружия ограниченного поражения, имеющая общую цилиндрическую форму с продольной осью (L), при этом указанная пуля (1, 1′, 1′′, 1′′′) содержит передний конец (4) в виде сферического или приблизительно сферического купола и задний конец (2), отличающаяся тем, что содержит:- сердечник (6), выполненный из вспененного алюминия, имеющий общую цилиндрическую форму с центром на указанной оси (L) и содержащий передний конец (16) в виде сферического или приблизительно сферического купола и задний конец (13) с задней стороной (14),- цоколь (5), соединенный с указанным задним концом (13) сердечника (6) и имеющий стенку (9), расположенную поперечно к указанной оси (L), которая закрывает указанную заднюю сторону (14) указанного сердечника (6), и- наружную оболочку (7), закрывающую, по меньшей мере, передний конец (16) указанного сердечника (6).

2. Пуля по п.1, отличающаяся тем, что указанный сердечник (6) выполнен из вспененного алюминия, имеющего плотность от 30 до 300 кг/м³.

3. Пуля по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что указанный цоколь (5) выполнен из термопластического материала.

4. Пуля по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что указанная наружная оболочка (7) выполнена из термопластического пеноматериала.

5. Пуля по п.1, отличающаяся тем, что поперечная стенка (9) цоколя (5) продолжена назад трубчатой стенкой (8) с центром на указанной оси (L), ограничивающей открытую заднюю полость (3).

6. Пуля по п.1, отличающаяся тем, что поперечная стенка (9) цоколя (5) продолжена вперед трубчатым удлинением (21) с центром на указанной оси (L), образующим гнездо (22) для размещения заднего конца (13) сердечника (6) из вспененного алюминия.

7. Пуля по любому из пп.5 или 6, отличающаяся тем, что указанная задняя трубчатая стенка (8) или указанное переднее трубчатое удлинение (21) содержит наружный кольцевой направляющий поясок (10).

8. Пуля по любому из пп.1, 2, 5, 6, отличающаяся тем, что поперечная стенка (9) цоколя (5) продолжена вперед осевым шипом (12).

9. Пуля по любому из пп.1, 2, 5, 6, отличающаяся тем, что указанная наружная оболочка (7) доходит до заднего цоколя (5), полностью закрывая открытую сторону сердечника (6).

10. Пуля по п.9, отличающаяся тем, что задний конец оболочки (7) содержит направленный внутрь буртик (24), который заходит в кольцевой приемный паз (25), выполненный в сердечнике (6).

11. Пуля по п.10, отличающаяся тем, что передний конец цоколя (5) перекрывает задний конец оболочки (7), блокируя в положении указанный буртик (24) в указанном приемном пазу (25).

12. Пуля по п.11, отличающаяся тем, что передний конец цоколя (5) и задний конец оболочки (7) взаимодействуют через взаимно соответствующие заплечики (26, 27).

13. Пуля по любому из пп.1, 2, 5, 6, 10-12, отличающаяся тем, что сердечник (6) содержит осевую выемку (20), выходящую на его заднюю сторону (14) напротив передней поперечной стенки (9) цоколя (5).

14. Пуля по любому из пп.1, 2, 5, 6, 10-12, отличающаяся тем, что содержит кольцевое сужение (23) между своими передним (4) и задним (2) концами, соответствующее уменьшению диаметра, при этом указанное сужение (23) проходит вперед от переднего конца (21) цоколя (5).

15. Пуля по любому из пп.1, 2, 5, 6, 10-12, отличающаяся тем, что содержит структуру (28) из упругодеформируемого материала, расположенную спереди по оси (L) между наружной оболочкой (7) и сердечником (6).