Однокамерный глушитель реактивно-поглощающего типа с воронкообразной диафрагмой

 

Полезная модель относится к многокамерным глушителям расширительного типа, предназначенным для механического подавления 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 кольцеобразной полости 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 звукопоглощающего включения равного 60-80 мм, что позволяет уменьшать уровень интенсивности звука (громкость) на 20-23 дБ ниже, чем для штатного глушителя снайперской винтовки «Винторез», и составляет 102 дБ, для штатного глушителя - 124 дБ 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 P1 =13,7 МПа, длительности импульса ==50 мкс, периода следования импульса =900 мкс и сферических координат r0 =1,2 м, =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 моделировании 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, , - 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(0m R) - функция Бесселя 1-го порядка; 0m=a0m/R,

a0m - корни уравнения (х)=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 P1 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/с; Р1=13,7·10 6 Н/м2; ==50 мкс;

=900 мкс; r0=1,2 м; 0=0; u0,=15°; r0=0; 0=20°; I0 =10-12 Bт/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 Н/м 2;

==50 мкс; Т=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 однокамерный 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 рис.5 показана зависимость интенсивности звука от длины L звукопоглощающего включения. Наименьшая интенсивность звука наблюдалась при длине звукопоглощающего включения равной 60-80 мм.

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

Т=900 мкс, r0 =1,2 м, 0=0, 0=15°,

Результаты численных исследований на разработанной математической модели показали, что интенсивность звука от глушителя со звукопоглощающим включением (рис.4.) на 20-24 дБ ниже штатного глушителя снайперской винтовки «Винторез» (рис.1). Результаты экспериментальных измерений интенсивности звука от изготовленного образца глушителя со звукопоглощающим включением показали, что интенсивность звука на расстоянии r 0=1,2 м, 0=0, 0=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.

Однокамерный глушитель реактивно-поглощающего типа с воронкообразной диафрагмой, состоящий из корпуса перед дульным срезом ствола, стальных диафрагм с отверстием для пули, тормозящих пороховые газы внутри глушителя, отличающийся тем, что, с целью снижения тактического параметра ОМД - громкости выстрела, конструкция глушителя выполнена со звукопоглощающим включением в виде кольцеобразной полости области с металлическими окатышами диаметром два миллиметра, находящимися в корпусе из стальной сетки с размером окна 1×1 мм.



 

Наверх