Прибор бесшумной стрельбы реактивно-активного типа

Полезная модель относится к много камерным приборам бесшумной стрельбы (ПБС) реактивно-активного типа, предназначенным для поглощения энергии акустической волны при выстреле из стрелкового оружия (СО) и оружия с малым демаскирующим действием (ОМДД). Цель полезной модели - снижение интенсивности звукообразования в свободном пространстве, за счет уменьшения среднего по времени значения плотности потока энергии, которую несет с собой акустическая волна при выстреле и улучшении тактического параметра ОМДД - громкости выстрела при сохранении требуемой кучности стрельбы путем применения жаростойких, энергопоглощающий включений при сохранении прежних геометрических размеров конструкции. Конструкция ПБС выполнена с энергопоглощающим включением в виде области, заполненной жаростойким базальтовым волокном, находящимся в корпусе из стальной сетки с размером окна 1×1 мм. На основе вычислительных экспериментов наименьшая интенсивность звука наблюдается при длине пустотелой области равной 55-65 мм, что позволяет уменьшать уровень интенсивности звука (громкость) на 18-20 дБ ниже, чем в штатном ПБС при прежних геометрических размерах корпуса, что подтверждают результаты математического расчета зависимости интенсивности звукообразования в точке наблюдения М, полученных при скорости пороховых газов ^z₁=280-290 м/c, давлении пороховых газов Р ₁=13,7 МПа, длительности импульса ==50 м кс, периода следования импульса Т=900 мкс и сферических координат r₀=1,2 м, ₀=0, ₀=15° и данными натурного эксперимента.

Полезная модель относится к многокамерным приборам бесшумной стрельбы (ПБС) реактивно-активного типа, предназначенных для поглощения энергии акустической волны при выстреле из стрелкового оружия (СО) и оружия с малым демаскирующим действием (ОМДД).

В настоящее время наибольшее распространение получили многокамерные ПБС расширительного типа, интегральные. Из новейших отечественных разработок в этой области следует отметить прибор к винтовке снайперской специальной (ВСС) «Винторез». В этом оружии ПБС интегрирован (но не составляет одно целое) со стволом, обычного типа, с завихрителями потока газов. Пороховые газы попадают в полость прибора через ряд веерообразных отверстий в стенке ствола. В расширительной камере происходит сброс давления, затем газы разделяются на противопотоки и окончательно охлаждаются.

Целью изобретения является снижение уровня интенсивности звукообразования в свободном пространстве, за счет уменьшения среднего по времени значения плотности потока энергии, которую несет с собой акустическая волна при выстреле и улучшении тактического параметра ОМДД - громкости выстрела при сохранении требуемой кучности стрельбы путем применения в конструкции звукопоглощающий включений (материалов) при сохранении прежних геометрических размеров корпуса.

Известны ПБС для СО [2] и к ОМДД [3], предназначенные для уменьшения плотности потока энергии, которую несет с собой акустическая волна при выстреле, и снижения громкости выстрела - тактического параметра ОМД.

На основе созданного программно-моделирующего комплекса (ПМК) расчета звукообразования от ПБС с энергопоглощающими включениями, содержащим пакет прикладных программ по решению уравнений акустики проекционным методом Галеркина, авторами проведен вычислительный эксперимен для широкого класса неоднородиостей в полости многокамерных ПБС реактивно-активного типа.

С этой целью авторами на основе декомпозиционного подхода [1] разработана матричная математическая модель процессов звукообразования в системе «ствол - ПБС - акустическое поле»:

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

X;.

здесь Р - избыточное давление, r, (, (- сферические координаты. S₂ - входное сечение ПБС, S₁ - входное сечение полусферы, - вектор скорости частиц газа; a₁, b₁ - векторы, компонентами которых являются коэффициенты рядов Фурье разложения акустического поля на входном сечении S ₂ по собственным функциям круглого акустического волновода (ствола ПБС):

_0m - корни уравнения J_i^'(х)=0; Г_0m - постоянные распространения собственных волн в круглом акустическом волноводе; R - радиус акустического волновода (ствола);

Входными параметрами для математической модели являются: давление P₁ и скорость частиц газа в стволе (на бесконечно малом расстоянии от сечения S ₁); длительности , ₍импульсов P₁ и . Параметры (и (на уровне 0,25 длительность импульсов ₍и ₍определяем следующим об

На фигуре 1 показана конструкция интегрированного ПБС ВСС «Винторез». Ствол в передней части имеет несколько рядов отверстий, выводящих из прибора часть пороховых газов со дна нарезов. В передней части, перед дульным срезом ствола, прибор имеет ряд стальных диафрагм с отверстием для пули, тормозящих пороховые газы внутри корпуса.

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

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

Фигура 2 - Результаты математического расчета зависимости интенсивности звука от угла (наклона стальных диафрагм в ПБС к ВСС «Винторез»:

Из графика (фигура 2) следует, что оптимальные значения угла ф наклона диафрагмы составляют 54÷65°. При этих углах интенсивность звука в точке наблюдения М наименьшая,

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

ПМК позволяет проводить вычислительный эксперимент для широкого класса структур энергопоглощающих включений в полости корпуса. Авторами была проведена работа по поиску новых включений для ПБС к ВСС «Винторез» и их оптимизации с целью снижения уровня звукообразования.

На фигурах. 4 и 5(фото) показана конструкция ПБС с энергопоглощающим включением в виде области с жаростойким базальтовым волокном, находящимся в корпусе из стальной сетки с размером окна 1×1 мм. Эта конструкция была разработана авторами на основе вычислительных и натурных экспериментов.

На фигуре 6 показана зависимость интенсивности звука от длины L пустотелой области ПБС.Наименьшая интенсивность звука наблюдалась при L=55-65 мм.

Из графика (фигура 6) следует, что интенсивность звука от ПБС со жаростойким энергопоглощающим включением (фигуры 4 и 5) на расстоянии r₀=1,2 м, ₀=0, ₀=15(на 18-20 дБ ниже, чем для штатной конструкции к ВСС «Винторез» (фигура 1) и составляет 106 дБ, а для штатного - 124 дБ.

Таким образом, разработана конструкция ПБС реактивно-активного типа с энергопоглощающим включением в виде области с жаростойким базальтовым волокном, находящимся в корпусе из стальной сетки с размером окна 1×1 мм, которая позволяет уменьшать уровень интенсивности звука -громкость на 18-20 дБ ниже, чем в штатном образце при сохранении прежних геометрических размеров конструкции, что подтверждают результаты математического расчета и данными натурного эксперимента.

Прибор бесшумной стрельбы реактивно-активного типа с энергопоглощающим включением, состоящий из корпуса, отличающийся тем, что конструкция прибора содержит жаростойкое базальтовое волокно, находящееся в корпусе из стальной сетки с размером окна 1×1 мм, при этом длина пустотелой области равна 55-65 мм, что позволяет уменьшить уровень интенсивности звука - громкость на 18-20 дБ ниже, чем в штатном приборе при сохранении прежних геометрических размеров конструкции, что подтверждают результаты математического расчета интенсивности звукообразования в точке наблюдения М, полученных при скорости пороховых газов , давлении пороховых газов P₁=13,7 МПа, длительности импульса ==50 мкс, периода следования импульса Т=900 мкс и сферических координат r₀=1,2 м, ₀=0, ₀=15°.