Глушитель со звукопоглощающим включением

Полезная модель относится к многокамерным глушителям расширительного типа, предназначенным для механического подавлении звука при выстреле из стрелкового оружия с малым демаскирующим действием (ОМДД).

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

Конструкция глушителя выполнена со звукопоглощающим включением в виде области с металлическими окатышами диаметром два миллиметра, находящимися в корпусе из стальной сетки с размером окна 1×1 мм при этом 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 глушителе при прежних геометрических размерах корпуса глушителя, что подтверждают результаты математического расчета зависимости интенсивности звукообразования в точке наблюдения М, полученных при скорости пороховых газов =280 м/с, давлении пороховых газов Р₁ =13,7 МПа, длительности импульса ==50 мкс, периода следования импульса =900 мкс и сферических координат r₀ =1,2 м, ₀=0, ₀=15°.

Полезная модель относится к многокамерным глушителям расширительного типа предназначенным для механического подавлении 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 снижение 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 снижение тактического параметра ОМД- громкости выстрела.

В продолжение работ по расчету и моделированиии предложенных гушителей 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 P - избыточное давление, r, , - 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):

n=0, ±1, ±2, ...; k=1, 2, ...,

здесь k={0,m}; J₁(_0mR) - функция Бесселя 1-го порядка; _0m=a_0m/ R,

a_0m - корни уравнения J₁ (x)=0; _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 Р₁ и Параметры и на уровне 0,25 длительность импульсов и определяем следующим образом:

На рис.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 рис.2 показаны результаты математического расчета зависимости интенсивности звука от угла наклона стальных диафрагм в глушителе. Результаты математического моделирования получены с учетом числа временных гармоник, равным 150 и числа пространственных гармоник, равным 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.

Рис.2. Результаты математического расчета зависимости интенсивности звука от угла наклона стальных диафрагм в глушителе «Винтореза»:

=280 м/c; Р₁=13,7·10 ⁶/м²; ==50 мкc;

=900 мкс; r₀=1,2 м; ₀=0; u₀=15°; r₀=0; ₀=20°; I₀ =10^-12 Вт/м²

Из графика (рис.2) следует, что оптимальные значения угла 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 рис.3. проведено сравнение результатов математического моделирования с натурным экспериментом. Как видно из графика (рис.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. Рис.3. Диаграмма направленности интенсивности звука от штатного глушителя к снайперской винтовке «Винторез»: =280 м/с; Р₁=13,7 /м²;

==50 мкс; =900 мкс; r₀=1,2 м; ₀=15°; ₀=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 рис.4 показана конструкция глушителя 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 была разработана авторами на основе вычислительных экспериментов. На рис.5 показана зависимость интенсивности звука от длины

L пустотелой области глушителя. Наименьшая интенсивность звука наблюдалась при L=55-65 мм.

Рис.5. Зависимость интенсивности звука от длины звукопоглощающего включения: =280 м/с, Р₁=13,7·10 ⁶/м², ==50 мкс,

Т=900 мкс, r₀ =1,2 м, ₀=0, ₀=15°,

Из графика на рис.5 следует, что интенсивность звука от глушителя со звукопоглощающим включением (рис.4.) на расстоянии r₀=1,2 м, ₀=0, ₀=15° на 18-20 дБ ниже, чем для штатного глушителя снайперской винтовки «Винторез» (рис.1), и составляет 106 дБ, для 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 типа для стрелкового оружия.

Глушитель со звукопоглощающим включением состоящий из корпуса перед дульным срезом ствола, стальных диафрагм с отверстием для пули, тормозящих пороховые газы внутри глушителя, отличающийся тем, что конструкция глушителя выполнена со звукопоглощающим включением в виде области с металлическими окатышами диаметром два миллиметра, находящимися в корпусе из стальной сетки с размером окна 1×1 мм, при этом 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 глушителе при прежних геометрических размерах корпуса глушителя, что подтверждают результаты математического расчета зависимости интенсивности звукообразования в точке наблюдения М, полученных при скорости пороховых газов =280 м/с, давлении пороховых газов Р₁ =13,7 МПа, длительности импульса ==50 мкс, периода следования импульса =900 мкс и сферических координат r₀ =1,2 м, ₀=0, ₀=15°.