PL215203B1

PL215203B1 - Missile for the throwing smoothbore weapons

Info

Publication number: PL215203B1
Application number: PL387598A
Authority: PL
Inventors: Maciej Jagusztyn
Original assignee: Maciej Jagusztyn
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2013-11-29
Also published as: PL387598A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest pocisk do broni miotającej gładkolufowej, palnej i pneumatycznej, posiadający mały opór aerodynamiczny oraz stabilny i powtarzalny tor lotu przy dużej sprawności energetycznej broni miotającej.The subject of the invention is a projectile for a smoothbore, firearm and pneumatic rifle, having low aerodynamic drag and a stable and repeatable flight path with high energy efficiency of a throwing weapon.

Znaną wadą broni miotającej gładkolufowej jest niestabilność położenia ścian pocisku względem toru lotu środka ciężkości pocisku po wystrzeleniu z lufy. Dla pocisków osiowosymetrycznych obserwuje się zjawiska koziołkowania i trzepotania, które zwiększają opór aerodynamiczny pocisku i wielokrotnie zmniejszają zasięg oraz zwiększają rozrzut broni gładkolufowej w porównaniu z bronią o lufie bruzdowanej o takich samych parametrach wylotowych pocisku. Dla pocisków kulistych obserwuje się duży i silnie rosnący z odległością celu rozrzut broni gładkolufowej. Jest to spowodowane przypadkowymi wylotowymi orientacjami i częstotliwościami obrotów pocisków kulistych oraz zjawiskiem Magnusa w czasie lotu w powietrzu. Drugą wadą pocisków kulistych jest duży opór aerodynamiczny, który wielokrotnie zmniejsza zasięg broni gładkolufowej w porównaniu z bronią o lufie bruzdowanej o takiej samej wylotowej energii kinetycznej pocisku osiowosymetrycznego. Zaletami broni gładkolufowej są pomijalne zużycie lufy w czasie eksploatacji, prosta technologia produkcji luf, małe ciepło tarcia pocisku w lufie przy wystrzale i odporność na środowiskowe czynniki eksploatacji. Zalety te powodują, że niestabilności i rozrzuty torów lotu pocisków do broni gładkolufowej stale ogranicza się stosując aerodynamiczne stabilizatory lotu, albo nadając pociskom ruch obrotowy na wylocie z lufy i po wystrzale w celu wykorzystania zjawiska żyroskopowego do stabilizacji toru lotu. Stosuje się brzechwowe, lotkowe, brzechwowe przekoszone i różnorodne inne aerodynamiczne stabilizatory lotu pocisków do broni gładkolufowej, jako tylną część pocisków osiowosymetrycznych. Zjawisko turbinowe, polegające na przetworzeniu pędu strumienia gazu w pole par sił nadających ruch obrotowy osiowosymetrycznej bryle - wirnikowi, zapewnia stabilizację lotu pocisków przy pomocy przekoszonych stabilizatorów aerodynamicznych i rozkładanych w locie sabotów, które po wylocie z lufy nadają pociskowi ruch obrotowy, a następnie samoczynnie odczepiają się od pocisku, albo ulegają destrukcji. Stabilizatory przekoszone zmniejszają długość pocisku w porównaniu z brzechwowymi, zaś odczepiane saboty zmniejszają opór aerodynamiczny pocisku i zwiększają zasięg broni gładkolufowej do wartości porównywalnych z bronią o lufie bruzdowanej o takich samych parametrach wylotowych pocisku. Innym znanym rozwiązaniem zagadnienia stabilizacji toru lotu jest wynaleziony przez Wilhelma Brenneke pocisk osiowosymetryczny ze skośnie bruzdowaną pobocznicą walca. Pocisk Brenneke uzyskuje ruch obrotowy przeciskając się przez przewężony wylot lufy, a po wylocie jest wirnikiem o krótkich łopatkach i dzięki zjawisku turbinowemu odzyskuje część energii oporu aerodynamicznego na podtrzymanie wylotowej energii ruchu obrotowego i żyroskopowej stabilizacji lotu. Rozrzut broni gładkolufowej miotającej pociski Brenneke jest mały i zbliżony do rozrzutu broni o lufie bruzdowanej, ale zasięg pocisków Brenneke nie przekracza 500 metrów. Wadą wynalezionych w 1854 r. przez H. Bessemera i nadal rozwijanych pocisków będących wirnikami przepływowych turbin gazowych są za duże straty gazów miotających. Straty gazów miotających w znanych rodzajach broni gładkolufowej ogranicza się stosując uszczelniające lufę przebitki. Lotkowe i rozkładane brzechwowe saboty wykonuje się tak, aby uszczelniały lufę jak przebitki, a po wylocie pocisku z lufy działały jako aerodynamiczne stabilizatory lotu. Pociski z brzechwowymi stabilizatorami lotu posiadają uszczelniające lufę saboty, które mają duży opór aerodynamiczny i odczepiają się od wystrzelonego pocisku.A known disadvantage of smoothbore throwing weapons is the instability of the position of the projectile walls relative to the flight path of the projectile's center of gravity after firing from the barrel. For axisymmetric projectiles, tumbling and flapping phenomena are observed, which increase the projectile's aerodynamic resistance and many times reduce the range and increase the dispersion of smoothbore weapons compared to weapons with a grooved barrel with the same muzzle parameters. The spread of smoothbore weapons is large and strongly increasing with the distance of the target. This is due to the random muzzle orientations and rotational frequencies of the spherical missiles and the Magnus phenomenon while flying in the air. The second disadvantage of ball rounds is the high aerodynamic drag, which reduces the range of a smoothbore weapon many times over compared to a slotted barrel weapon with the same kinetic muzzle energy of an axisymmetric projectile. The advantages of smoothbore weapons are the negligible wear of the barrel during operation, simple barrel production technology, low friction heat of the bullet in the barrel when fired and resistance to environmental operating factors. Due to these advantages, the instability and dispersion of the flight paths of smoothbore shells are constantly limited by using aerodynamic flight stabilizers, or by giving the shells a rotary motion at the exit of the barrel and after firing in order to use the gyroscopic effect to stabilize the flight path. Blade, aileron, angled blade and various other smoothbore projectile aerodynamic stabilizers are used as the rear part of the axisymmetric projectiles. The turbine phenomenon, which consists in converting the momentum of the gas stream into a field of pairs of forces that give the rotation of the axisymmetric body - the rotor, ensures the stabilization of the missile flight by means of tilted aerodynamic stabilizers and sabots deployed in flight, which, after exiting the barrel, give the projectile a rotary motion and then automatically detach it from the projectile, or they are destructible. The skewed stabilizers reduce the projectile's length compared to the shoulder ones, while the detachable sabots reduce the projectile's aerodynamic drag and increase the range of a smoothbore weapon to values comparable to a grooved barrel weapon with the same muzzle parameters. Another well-known solution to the problem of the stabilization of the flight path is the axisymmetric projectile invented by Wilhelm Brenneke with an obliquely grooved side of the cylinder. The Brenneke missile obtains rotation by squeezing through the narrowed mouth of the barrel, and after the exit it is a rotor with short blades and thanks to the turbine effect it recovers some of the aerodynamic drag energy to support the exhaust energy of rotation and gyroscopic flight stabilization. The spread of the Brenneke smoothbore is small and close to that of a grooved barrel, but the range of the Brenneke rounds does not exceed 500 meters. The disadvantage of the missiles, which are rotors of flow gas turbines, invented in 1854 by H. Bessemer and still being developed, are the excessive losses of propellant gases. Propellant losses in known types of smoothbore weapons are limited by the use of barrel-sealing blanks. Aileron and fold-out sabots are made so that they seal the barrel like blanks, and after the projectile exits the barrel, they act as aerodynamic flight stabilizers. Bullets with ribbed flight stabilizers have sabots that seal the barrel, which have high aerodynamic resistance and detach from the fired projectile.

Aerodynamiczne stabilizatory lotu zadowalająco stabilizują tor lotu pocisków osiowosymetrycznych oraz zmniejszają rozrzut broni gładkolufowej kosztem zwiększenia aerodynamicznego oporu pocisku, zmniejszenia zasięgu broni i zwiększenia objętości nabojów oraz podajników amunicji. Wadą pocisków Brenneke jest mały zasięg i konieczność wykonania pocisku, lub płaszcza pocisku, z bardzo miękkiego materiału. Wady znanych rozwiązań zagadnienia stabilizacji toru lotu pocisków do broni gładkolufowej powodują, że jako broni precyzyjnej, broni dalekiego zasięgu i szybkostrzelnej broni maszynowej używa się masowo wyłącznie nietrwałą i rozkalibrowującą się broń o lufie bruzdowanej.Aerodynamic flight stabilizers satisfactorily stabilize the flight path of axisymmetric projectiles and reduce the spread of smoothbore weapons at the expense of increasing the aerodynamic drag of the projectile, reducing the range of the weapon and increasing the volume of cartridges and ammunition feeders. The disadvantage of the Brenneke missile is its short range and the need to make a projectile or shell of a very soft material. The disadvantages of known solutions to the problem of stabilizing the flight path of smoothbore shells mean that precision weapons, long-range weapons and rapid-firing machine weapons are used en masse only in the use of non-permanent and disalibrating weapons with a grooved barrel.

Zagadnienie stabilizacji toru lotu pocisków osiowosymetrycznych o możliwie małym oporze aerodynamicznym rozwiązuje broń o lufie bruzdowanej, która nadaje pociskom ruch obrotowy przeciskając je przez śrubowe bruzdy w lufie. Głównymi wadami broni o lufie bruzdowanej są wydzielane przy przeciskaniu pocisku przez lufę duże ciepło tarcia, zużywanie się luf i zwiększanie się rozrzutu broni w czasie eksploatacji, złożona technologia produkcji i niska odporność luf bruzdowanych na narażenia środowiskowe. Wadami broni o lufie bruzdowanej są także dynamiczne deformacje lufy, jak wichrowanie się przy miotaniu pocisku i drgania lufy po strzale, oraz precesja i nutacja osi obrotu wystrzeloPL 215 203 B1 nego pocisku. Dynamiczne deformacje lufy bruzdowanej wielokrotnie zwiększają rozrzut broni maszynowej, a ich ograniczenie przez usztywnienie lufy zwiększa masę broni. Precesja i nutacja osi obrotu pocisku powodują, że tor jego lotu w gazie jest linią śrubową o zawile zmiennym w czasie lotu promieniu. Kąt precesji pocisku jest odwrotnie proporcjonalny do skoku bruzd lufy i nie może być zmniejszony bez zwiększenia długości lufy lub pogorszenia stabilności lotu pocisku. Użytkowo niepożądanym skutkiem precesji i nutacji jest złożoność trójwymiarowych poprawek celowniczych, bez których broń o lufie bruzdowanej wykazuje pozorny i zależny od odległością celu rozrzut. Pozorny rozrzut broni o lufie bruzdowanej silnie zależy od zużycia lufy, rozrzutu parametrów luf i pocisków, a także od stanu atmosfery. Z tego powodu producenci amunicji podają nie obligatoryjne dane o śrubowym torze lotu pocisku tylko dla nowej broni, własnych tolerancji wymiarów i energii pocisku wyłącznie dla normalnego stanu atmosfery lotu.The problem of stabilization of the flight path of axisymmetric projectiles with the lowest possible aerodynamic resistance is solved by a weapon with a grooved barrel, which gives the projectiles a rotary motion by forcing them through the screw grooves in the barrel. The main disadvantages of a slit barrel weapon are the high friction heat generated when the projectile is squeezed through the barrel, barrel wear and spreading of the weapon during operation, complex production technology and low resistance of the grooved barrels to environmental exposure. Disadvantages of a grooved barrel weapon are also dynamic barrel deformations, such as warping during the projectile launch and vibration of the barrel after the shot, as well as the precession and nutation of the axis of rotation of the fired projectile. Dynamic deformation of the grooved barrel increases the dispersion of the machine gun many times, and their limitation by stiffening the barrel increases the weight of the weapon. Precession and nutation of the axis of rotation of the projectile cause the path of its flight in gas to be a helix with a complex radius that varies during flight. The precession angle of the projectile is inversely proportional to the pitch of the barrel grooves and cannot be reduced without increasing the barrel length or reducing the flight stability of the projectile. A usefully undesirable effect of precession and nutation is the complexity of the three-dimensional aiming corrections, without which a slotted barrel weapon exhibits an apparent spread depending on the distance of the target. The apparent dispersion of a weapon with a grooved barrel strongly depends on the wear of the barrel, the dispersion of the parameters of the barrels and projectiles, as well as the state of the atmosphere. For this reason, ammunition manufacturers provide non-mandatory data on the helical flight path of the projectile only for new weapons, their own tolerances of the dimensions and energy of the projectile only for the normal state of the flight atmosphere.

W takich okolicznościach strzelanie precyzyjne wymaga nie tylko obliczania dwuwymiarowych poprawek celowniczych dla każdej odległości celu, lecz również okresowego korygowania tablic poprawek z powodu zużywania się luf bruzdowanych i zmian parametrów amunicji w przedziałach tolerancji, które deklarują producenci. Jest to wysoce czasochłonne, kosztowne, uciążliwe i praktycznie niewykonalne nawet dla masowych użytkowników broni przy intensywnej eksploatacji broni i szybkim zużywaniu się luf bruzdowanych.In such circumstances, precision shooting requires not only the calculation of two-dimensional aiming corrections for each target distance, but also periodic correction of the correction tables for the wear of grooved barrels and changes in the parameters of the ammunition within the tolerance ranges declared by the manufacturers. It is highly time-consuming, costly, burdensome and practically impossible even for mass users of weapons with the intensive use of the weapon and the rapid wear of the grooved barrels.

Celem wynalazku jest pocisk do broni miotającej gładkolufowej, posiadający mały opór aerodynamiczny oraz stabilny i powtarzalny tor lotu przy większej sprawności energetycznej broni, mniejszym kącie precesji pocisku i większych tolerancjach amunicji w porównaniu z amunicją do broni o lufie bruzdowanej, który ponadto umożliwia wykonanie precyzyjnej i maszynowej broni gładkolufowej dalekiego zasięgu oraz używanie pocisków do broni o lufie bruzdowanej.The aim of the invention is a projectile for a smoothbore missile, having a low aerodynamic drag and a stable and repeatable flight path with greater energy efficiency of the weapon, a smaller precession angle of the projectile and greater ammunition tolerances compared to the ammunition for a slit-barrel weapon, which also enables the execution of precision and machine guns long-range smoothbore weapons and the use of projectiles for weapons with a grooved barrel.

Istotą wynalazku jest pocisk do broni miotającej gładkolufowej stanowiący jednorodną lub wieloskładnikową bryłę geometryczną, która posiada styczną do toru lotu pocisku oś obrotu, opływową aerodynamicznie czołową część zwróconą w kierunku lotu pocisku, środkową część z obszarami pocisku o największych średnicach i pchaną przez gazy miotające tylną część, które wykonano tak, że tylna i środkowa część pocisku są wirnikiem impulsowo-przepływowej turbiny gazowej i mała część energii gazów miotających nadaje pociskowi ruch obrotowy w czasie przelotu przez lufę oraz minimalizuje wylotowy kąt precesji pocisku. Rozwiązanie pocisku według wynalazku polega na dwustopniowym użyciu pędu czoła fal gazów miotających najpierw do nadania pociskowi ruchu obrotowego względem osi obrotu pocisku w celu osiągnięcia żyroskopowej stabilizacji toru lotu pocisku po wylocie z lufy, a następnie do samo uzgodnienia osi obrotu pocisku z osią lufy broni przed wylotem z lufy, w celu minimalizacji kąta precesji osi obrotu pocisku i promienia śrubowego toru lotu pocisku po wylocie z lufy.The essence of the invention is a projectile for a smoothbore missile, which is a homogeneous or multi-component geometric body, which has an axis of rotation tangent to the flight path, a streamlined aerodynamically front part facing the projectile, a central part with areas of the projectile with the largest diameters and a rear part pushed by gases. which are made so that the rear and center portions of the projectile are the impeller of a gas turbine impulse-flow turbine, and a small portion of the propellant energy causes the projectile to rotate as it passes through the barrel and minimizes the muzzle precession angle. The solution of the projectile according to the invention consists in the two-stage use of the momentum of the front of the propellant waves first to make the projectile rotate in relation to the axis of rotation of the projectile in order to achieve gyroscopic stabilization of the projectile's flight path after exiting the barrel, and then to reconcile the axis of rotation of the projectile with the axis of the weapon's barrel before departure from the barrel, in order to minimize the angle of precession of the axis of rotation of the projectile and the radius of the helical path of the projectile after exiting the barrel.

W celu nadania pociskowi ruchu obrotowego w lufie, tylna część pocisku jest według wynalazku wykonana jako wirnik impulsowej turbiny o trójwymiarowo zmiennej i jednoskrętnej geometrii o środkowej symetrii, która powoduje odbicie oraz rozproszenie fal gazów miotających w kierunku ścianek lufy oraz skośnie do osi lufy i osi pocisku. Dzięki odbiciu fal uderzeniowych na tylnej części pocisku powstaje pole par sił, które mają składowe prostopadłe do osi pocisku i pole jednoskrętnych wypadkowych momentów siły, które nadaje pociskowi ruch obrotowy o rosnącej częstotliwości w czasie jego przelotu przez lufę.In order to make the projectile rotate in the barrel, the rear part of the projectile is, according to the invention, constructed as a impulse turbine rotor with a three-dimensionally variable and single-torsion geometry with central symmetry, which causes the reflection and dispersion of waves of propellants towards the barrel walls and obliquely to the barrel axis and the projectile axis. . Due to the reflection of shock waves on the rear part of the projectile, a field of force pairs is created, which have components perpendicular to the axis of the projectile and a field of single-turn resultant moments of force, which gives the projectile a rotational motion of increasing frequency during its flight through the barrel.

Ponieważ środek ciężkości pocisku jest położony przed częścią tylną, rzeczywiste pola par sił rozkręcających pocisk i sił pchających pocisk do wylotu lufy nie mogą być ściśle symetryczne, a ciśnienia gazów miotających są rzędu tysięcy barów, to nawet mała asymetria pól sił na tylnej części pocisku powodowała by precesję osi obrotu pocisku, silne tarcie jego środkowej części o lufę, zatarcia i utratę całej energii ruchu obrotowego. Trwałe zatarcia pocisku w lufie są samoczynnie eliminowane przez geometrię tylnej części pocisku, która zapewnia silne ujemne sprzężenie zwrotne dla środkowej asymetrii rozkładu pola sił pchających pocisk w lufie. Według praw dynamiki ciał sztywnych nie są usuwalne i mogą tylko być ograniczone oscylacje, które powodują precesję osi obrotu i początkowe, chwilowe zatarcia pocisku w lufie. Zadowalające ograniczenie zjawiska precesji osi obrotu i chwilowych zatarć pocisku w lufie osiągnięto kierując małą część gazów miotających przez otwarte wydrążenia, lub zamknięte kanały wykonane w środkowej części pocisku w stronę czołowej części. Wydrążenia, lub zamknięte kanały posiadają w obszarze przejścia środkowej w czołową część pocisku trójwymiarowo zmienną jednoskrętną geometrię i środkową symetrię, dzięki której prowadzą część gazów miotających skośnie do osi pocisku i stycznie do jego czołowej części. Analogicznie, jak w znanej od dwóch tysięcy lat turbinie Herona, wyloty wydrążeń, lub kanałów z części środkowej do czołowej poci4Since the center of gravity of the projectile is located in front of the rear part, the real fields of the pairs of forces that start the projectile and the forces pushing the projectile towards the muzzle of the barrel cannot be strictly symmetrical, and the pressures of the propellant gases are in the order of thousands of bar, even a small asymmetry of the force fields on the rear part of the projectile would cause precession of the axis of rotation of the projectile, strong friction of its central part against the barrel, seizure and loss of all energy of the rotational motion. Permanent seizure of the projectile in the barrel is automatically eliminated by the geometry of the rear part of the projectile, which provides a strong negative feedback for the central asymmetry of the field distribution of the forces pushing the projectile in the barrel. According to the laws of dynamics of rigid bodies, they are not removable and there may only be limited oscillations that cause precession of the axis of rotation and initial, temporary seizure of the projectile in the barrel. A satisfactory limitation of the phenomenon of precession of the axis of rotation and temporary seizure of the projectile in the barrel was achieved by directing a small part of the propellant through the open cavities or closed channels made in the central part of the projectile towards the frontal part. The cavities or closed channels have a three-dimensionally variable unilateral geometry in the area of the central transition into the projectile head and central symmetry, thanks to which they lead some of the propelling gases obliquely to the projectile axis and tangent to its front part. Similarly to the Heron's turbine, known for two thousand years, the outlets of hollows or channels from the central part to the frontal sweat4

PL 215 203 B1 sku działają jak pary przeciwnie skierowanych dysz i dzięki odrzutowi zmieniającego pęd gazu wytwarzają pole momentu sił nadających pociskowi ruch obrotowy z drugiej strony części środkowej, albo w pobliżu jego środka ciężkości. Przy właściwie dobranych parametrach tylnej części i prowadnic gazu z tylnej przez środkową do czołowej części pocisku zachodzi przeciwdziałanie pól sił zmieniających kąt precesji pocisku po obu stronach jego środkowej części ze stanem równowagi odpowiadającym samo uzgodnieniu osi obrotu pocisku z osią lufy broni, które łącznie zapewniają osiągnięcie głównych celów wynalazku. Wykonany według wynalazku pocisk jest wirnikiem impulsowo-przepływowej turbiny gazowej w części tylnej i środkowej, które można wykonać jako sabot do standardowych, masowo produkowanych i aerodynamicznie najdoskonalszych pocisków do broni o lufie bruzdowanej. Zapewnia to osiągnięcie pozostałych celów wynalazku przy użyciu składników masowo produkowanej amunicji.They act as pairs of opposing nozzles and, by the recoil of the momentum-altering gas, generate a torque field of forces that give the projectile a rotational motion on the other side of the center portion or near its center of gravity. With properly selected parameters of the rear part and the gas guides from the rear through the middle to the front part of the projectile, the force fields changing the precession angle of the projectile on both sides of its central part are counteracted with the state of equilibrium corresponding to the mere agreement of the projectile axis of rotation with the axis of the weapon barrel, which together ensure the achievement of the main purposes of the invention. The projectile made according to the invention is a impulse-flow gas turbine rotor in the rear and middle sections, which can be made as a sabotage for standard, mass-produced and aerodynamically superior bullets for slotted barrel weapons. This ensures that the remaining objects of the invention are achieved when using components of mass produced ammunition.

Wynalazek opiera się na prawach mechaniki, gazodynamiki i aerodynamiki, które według balistyki wewnętrznej i zewnętrznej określają składniki bilansu energii pocisku i środka miotającego. Proporcje energii ruchu obrotowego i postępowego pocisków mają wartości rzędu od 0,001 dla broni lekkiej do 0,1 dla broni ciężkiej. Aerodynamiczne straty energii ruchu postępowego są zatem większe od energii ruchu obrotowego już po kilkudziesięciu metrach lotu w atmosferze i zużycie kilku procent energii środka miotającego na nadawanie pociskom rotacji w lufie gładkiej mało zmienia bilans energii pocisków. Energetyczna sprawność broni o lufie bruzdowanej nie przekracza 35%, zaś proporcje wydzielonej przy wystrzeleniu pocisku energii tarcia i energii ruchu postępowego mają wartości rzędu od 0,1 do 2 i silnie zależą od profilu pocisków. Dla broni lekkiej energia tarcia jest na tyle większa od strat energii gazów miotających wypływających przez szczeliny między bruzdami lufy, że w amunicji do broni lekkiej nie stosuje się uszczelniających lufę przebitek. Nadawanie pociskom rotacji za pomocą lufy bruzdowanej ma zatem małą sprawność energetyczną rzędu zaledwie od 0,01% dla broni lekkiej do 20% dla najcięższej. Wynika stąd, że broń gładkolufowa może być energetycznie znacznie sprawniejsza od broni o lufie bruzdowanej.The invention is based on the laws of mechanics, gas dynamics and aerodynamics which, according to internal and external ballistics, determine the components of the energy balance of the projectile and the propellant. The proportions of the rotational and forward motion energy of the projectiles range from 0.001 for light weapons to 0.1 for heavy weapons. The aerodynamic losses of the energy of the translational motion are therefore greater than the energy of the rotational motion already after several dozen meters of flight in the atmosphere, and the consumption of a few percent of the energy of the propellant for making the projectiles rotate in a smooth barrel does not change the energy balance of the projectiles. The energy efficiency of a weapon with a grooved barrel does not exceed 35%, while the proportions of the friction energy and the energy of translational motion released during the projectile launch have values ranging from 0.1 to 2 and strongly depend on the profile of the projectiles. For light weapons, the frictional energy is so much greater than the energy losses of propellants flowing through the gaps between the slots of the barrel that in light weapons ammunition, no blanks sealing the barrel are used. Thus, rotating the projectiles with a grooved barrel has a low energy efficiency of only 0.01% for light weapons to 20% for the heaviest. It follows that a smoothbore weapon can be much more energy efficient than a slit barrel weapon.

Wykonany według wynalazku pocisk do broni gładkolufowej przelatuje przez lufę otoczony cienką warstwą gazów, lub bez dużych strat energii na tarcie, dzięki czemu osiąga się wylotowe parametry pocisku jak wystrzelonego z broni o lufie bruzdowanej ze znacznie większą sprawnością energetyczną. Odzyskaną energię oporu tarcia zużywa się dzięki wynalazkowi tylko w części i ze znacznie większą sprawnością na nadanie pociskowi energii ruchu obrotowego w lufie przy pomocy zjawisk turbinowych o technicznej sprawności 10-40%. Ograniczenie strat energii na tarcie pocisku w lufie, względnie bardzo mały udział energii ruchu obrotowego w bilansie energii pocisku i duża sprawność zjawisk turbinowych umożliwiają osiągnięcie celów wynalazku przy mniejszym zużyciu energii gazów miotających, niż w broni o lufie bruzdowanej. Jest to fizycznie pierwotna zaleta wynalazku, z której wywodzi się wiele potencjalnych eksploatacyjnych zalet broni gładkolufowej miotającej pociski według wynalazku, w porównaniu z właściwościami znanych rodzajów broni miotającej palnej i pneumatycznej.The projectile for a smoothbore weapon made according to the invention passes through the barrel surrounded by a thin layer of gases, or without large losses of frictional energy, thanks to which the muzzle parameters of the projectile as fired from a weapon with a grooved barrel are achieved with much greater energy efficiency. Due to the invention, the recovered frictional resistance energy is used only partially and with much greater efficiency to impart the energy of the rotary motion in the barrel to the projectile by means of turbine phenomena with a technical efficiency of 10-40%. The reduction of energy losses due to projectile friction in the barrel, a relatively very small share of the energy of rotation in the energy balance of the projectile and the high efficiency of the turbine phenomena make it possible to achieve the objectives of the invention with lower energy consumption of propellants than in a weapon with a grooved barrel. This is physically a primary advantage of the invention, from which derives many of the potential operational advantages of the smoothbore projectile weapons of the invention over those of known types of firearms and pneumatic weapons.

Stwierdzono, że do osiągnięcia wartości częstotliwości obrotów o wartościach rzędu 2000/s i samo uzgodnienia osi obrotu pocisku według wynalazku z osią lufy wystarczają wirniki impulsowe w tylnej części pocisku o grubościach od kilkuset mikrometrów i prowadnice gazów mające w środkowej części pocisku głębokości zaledwie od kilku mikrometrów. Są to grubości mniejsze od promieni krawędzi tylnych części standardowych pocisków i głębokości wydrążeń w pocisku mniejsze od wysokości bruzd w lufach bruzdowanych, między którymi, ścianą lufy i pociskiem występują szczeliny o grubościach ponad 10-50 mikrometrów, które powodują straty gazów miotających. Oznacza to, że wynalazek nie zmienia znacząco długości pocisków i na osiągnięcie celów wynalazku jest zużywana mniejsza ilość gazów miotających od strat gazów miotających występujących w broni o lufie bruzdowanej dla najczęściej używanej amunicji bez przebitek.It has been found that impulse rotors in the rear part of the projectile with a thickness of several hundred micrometers and gas guides having a depth of only a few micrometers in the central part of the projectile are sufficient to achieve the value of the rotation frequency of the order of 2000 / s and to reconcile the axis of rotation of the projectile according to the invention with the axis of the barrel. These thicknesses are smaller than the radii of the edges of the rear parts of standard projectiles and the depths of the cavities in the projectiles are smaller than the height of the grooves in grooved barrels, between which, between the wall of the barrel and the projectile, there are gaps of more than 10-50 micrometers, which result in the loss of propellant gases. This means that the invention does not significantly change the length of the projectiles and the achievement of the objectives of the invention uses less propellant than the losses of propellant found in a slotted-barrel weapon for the most commonly used non-puncture ammunition.

Uzyskane dzięki wynalazkowi ograniczenie strat energii na opór tarcia pocisku w lufie umożliwia osiągnięcie zadanych balistycznych parametrów pocisku przy mniejszej energii czynnika miotającego od energii zużytej przez równoważną balistycznie broń o lufie bruzdowanej, co rokuje zmniejszenie długości nabojów i zwiększenie szybkostrzelności broni gładkolufowej w porównaniu z balistycznie równoważna bronią o lufie bruzdowanej. Przy tej samej energii czynnika miotającego dzięki wynalazkowi można osiągnąć znacznie większą energię pocisków i zasięg broni gładkolufowej w porównaniu z bronią o lufie bruzdowanej, szczególnie dla małego i średniego kalibru pocisków. Ponadto wynalazek umożliwia dodatkowe zwiększenie zasięgu broni gładkolufowej, w porównaniu z balistycznie równoważną bronią o lufie bruzdowanej, dzięki zmniejszeniu promienia śrubowego toru lotu i długości drogi pocisku do celu. Inną zaletą wynalazku o wielu możliwych zastosowaniach jest niezależnośćThe reduction of energy losses due to the frictional resistance of the projectile in the barrel, achieved thanks to the invention, enables the achievement of the preset ballistic parameters of the projectile with the energy of the propellant being lower than the energy consumed by a ballistically equivalent weapon with a grooved barrel, which promises to reduce the length of cartridges and increase the rate of fire of a smoothbore weapon compared to a ballistically equivalent weapon. with a grooved barrel. With the same propellant energy, the invention can achieve a much higher projectile energy and range of a smoothbore weapon compared to a slotted barrel weapon, especially for small and medium caliber bullets. In addition, the invention makes it possible to further increase the range of a smoothbore weapon compared to a ballistically equivalent grooved weapon by reducing the radius of the helical flight path and the length of the projectile's path to the target. Independence is another advantage of the invention with many possible uses

PL 215 203 B1 wylotowej częstotliwości obrotów pocisku od długości i kalibru lufy broni. Czyni to możliwym duże zmniejszenie długości i masy luf broni precyzyjnych oraz dalekiego zasięgu, a także nadawanie pociskom bardzo dużych wylotowych częstotliwości obrotów w celu zwiększenia obszaru ich oddziaływania z celem. Zaletą wynalazku jest również łatwość przystosowania pocisków i amunicji od broni o lufie bruzdowanej do broni gładkolufowej przy pomocy sabotów, które mogą być tylną i środkową częścią pocisku wykonanego według wynalazku.The muzzle velocity of the projectile depends on the length and caliber of the weapon's barrel. This makes it possible to greatly reduce the length and weight of the barrels of precision and long-range weapons, as well as to give the missiles very high muzzle velocities in order to increase their area of interaction with the target. An advantage of the invention is also the ease of adaptation of bullets and ammunition from a slotted barrel to a smoothbore weapon by means of sabots, which can be the rear and center part of a projectile made according to the invention.

Wynalazek wnosi postęp techniczny w dziedzinie broni miotających palnych i pneumatycznych bez zmian znanych środków technicznych używanych przy produkcji i projektowaniu amunicji oraz broni. Do wykonania według wynalazku pocisków do broni miotającej gładkolufowej stosuje się takie same materiały, urządzenia i technologie, jak przy produkcji i projektowaniu pocisków do broni miotającej o lufie bruzdowanej. Przy projektowaniu geometrii tylnej i środkowej części pocisku jako wirnika impulsowo-przepływowej turbiny, korzystne jest użycie jednego z dostępnych pakietów programów komputerowych CAD z dynamiczną i aerodynamiczną symulacją ruchu ciał sztywnych. Wymagany kształt tylnej i środkowej części pocisków według wynalazku uzyskuje się stosując obróbkę plastyczną metali i tworzyw sztucznych, a przy wykonaniu modeli i prototypów pocisków stosuje się najprostszą obróbkę skrawaniem. Jeżeli tylna i środkowa część wykonanego według wynalazku pocisku tworzą nałożony na metalowy pocisk sabot, to wykonuje się je z podatnego na odkształcenia materiału o małym współczynniku tarcia ślizgowego względem ścian lufy, na przykład z termoutwardzalnej żywicy fenolowo-formaldehydowej z wypełniaczem grafitowym. W celu zwiększenia tolerancji wymiarów pocisków, szczególnie średniego i dużego kalibru, oraz zmniejszenia strat gazów miotających korzystne jest wykonanie części tylnej i środkowej części pocisku z materiału jak dla sabotu i profilowanie części środkowej tak, aby tylko dwa jej obszary przy tylnej i czołowej części pocisku miały średnicę lufy i zawierały wydrążone prowadnice gazu, zaś pozostały obszar części środkowej pocisku miał mniejszą średnicę.The invention brings technical progress in the field of firearms and pneumatic weapons without changing the known technical means used in the production and design of ammunition and weapons. The materials, devices and technologies used in the production and design of the projectiles for slotted-barreled weapons are used in the manufacture of the projectiles for smoothbore weapons according to the invention. When designing the geometry of the rear and central part of the projectile as a impulse-flow turbine rotor, it is advantageous to use one of the available CAD computer program packages with dynamic and aerodynamic simulation of the motion of rigid bodies. The required shape of the rear and central part of the projectiles according to the invention is obtained by plastic working of metals and plastics, and the simplest machining is used in the production of projectile models and prototypes. If the rear and central parts of the projectile according to the invention form a sabot applied to the metal projectile, they are made of a deformable material with a low coefficient of sliding friction against the barrel walls, for example a thermosetting phenol-formaldehyde resin with graphite filler. In order to increase the dimensional tolerances of the projectiles, especially medium and large caliber, and to reduce the losses of propellants, it is advisable to make the rear and middle part of the projectile from a sabotage-like material and profile the middle part so that only two areas at the rear and front part of the projectile have the diameter of the barrel and contained hollow gas guides, while the remainder of the center of the bullet was of a smaller diameter.

Wynalazek szczegółowo objaśniono na przykładach wykonania przy pomocy rysunku, którego fig. 1 jest widokiem z boku jednorodnego pocisku według wynalazku na płaszczyznach lotu, na którym uwidoczniono obszary czołowej, środkowej i tylnej części pocisku oraz kształt powierzchni impulsowego wirnika turbiny gazowej, który wykonano w tylnej części pocisku, i położenie prowadnic gazu z tylnej do czołowej części pocisku, które wykonano jako płytkie, otwarte wydrążenia w środkowej i tylnej części pocisku. Fig. 2 jest widokiem pocisku z tyłu na płaszczyźnie prostopadłej do kierunku lotu, na którym przedstawiono wykonanie impulsowego wirnika turbiny gazowej dla lewoskrętnej orientacji tych sześciu jego powierzchni - łopatek, które nadają pociskowi lewoskrętny ruch obrotowy w lufie broni, w widoku pocisku z tyłu względem kierunku lotu, oraz wloty sześciu prowadnic gazu do środkowej części pocisku. Fig. 3 rysunku jest widokiem pocisku z przodu na płaszczyźnie prostopadłej do kierunku lotu, na którym uwidoczniono jednoskrętne wyloty prowadnic gazu tworzących wirnik przepływowej turbiny gazowej z sześcioma łopatkami i dyszami, które nadają pociskowi prawoskrętny ruch obrotowy w lufie broni w widoku pocisku z przodu, na rzutni prostopadłej do kierunku lotu. Fig. 4 jest półwidokiem z boku oraz i osiowym półprzekrojem pocisku według wynalazku, w którym wirnik impulsowo-przepływowej turbiny gazowej wykonano jako sabot na standardowym pocisku dalekiego zasięgu do broni o lufie bruzdowanej, oraz zastosowano profilowaną część środkową pocisku o zmiennej średnicy w celu ograniczenia strat gazów miotających i oporów tarcia ślizgowego w czasie przelotu pocisku przez lufę.The invention is explained in detail by means of the drawing in which Fig. 1 is a side view of a homogeneous projectile according to the invention in flight planes showing the frontal, middle and rear areas of the projectile and the shape of the surface of the gas turbine impulse rotor, which is provided in the rear part of the projectile. projectile, and the position of the gas guides from the rear to the front of the projectile, which were made as shallow, open cavities in the middle and rear of the projectile. Fig. 2 is a rear view of the projectile in a plane perpendicular to the direction of flight, which shows the embodiment of the gas turbine impulse rotor for the left-handed orientation of its six surfaces - blades that give the projectile a left-hand rotating motion in the barrel of the weapon, in a rear view of the projectile relative to the direction. flight, and the inlets of six gas guides to the center of the missile. Fig. 3 of the drawing is a front view of the projectile on a plane perpendicular to the direction of flight, showing the unilateral outlets of the gas guides forming the gas turbine flow rotor with six blades and nozzles that give the projectile a clockwise rotation in the barrel of the weapon in a front view of the projectile, in viewport perpendicular to the direction of flight. Fig. 4 is a side view and an axial half section view of a projectile in accordance with the invention in which the impulse-flow gas turbine rotor was made as a sabotage on a standard long-range slit-barrel weapon, and a profiled center portion of the projectile with variable diameter was used to limit losses. propellant gases and sliding friction resistance during the flight of the projectile through the barrel.

Typowy pocisk do broni miotającej palnej i pneumatycznej stanowi jednorodną, lub wieloskładnikową bryłę geometryczną (1), która posiada styczną do toru lotu pocisku oś obrotu (10), zwróconą w kierunku lotu pocisku i aerodynamicznie opływową część czołową (4), środkową część (3) z obszarami o największych średnicach, która zwykle zawiera środek masy (6) pocisku (1), oraz pchaną przez gazy miotające tylną część (2) o obłych krawędziach, które zapobiegają turbulentnemu opływowi pocisku przez atmosferę lotu.A typical projectile for firearms and pneumatic weapons is a homogeneous or multi-component geometric body (1), which has an axis of rotation tangent to the projectile path (10) facing in the direction of the projectile and an aerodynamically streamlined front part (4), a central part (3). ) with the areas of the largest diameter, which usually contains the center of mass (6) of the projectile (1), and pushed by gases propelling the tail section (2) with rounded edges, which prevent the bullet from flowing turbulently through the flight atmosphere.

Według wynalazku tylna część (2) pocisku (1) posiada co najmniej dwa jedno skrętne wydrążenia (11, 12, 13, 14, 15, 16) o ścianach (21, 22, 23, 24, 25, 26) najkorzystniej równoległych do osi (10) pocisku na większej części swojej powierzchni i o ścianach (31, 32, 33, 34, 35, 36) stycznych do płaszczyzn ukośnych przekrojów pocisku o nachyleniu w stronę czołowej części (4) pocisku, przy czym pole powierzchni ścian (31, 32, 33, 34, 35, 36) jest co najmniej dwa razy większe od pól powierzchni ścian (21, 22, 23, 24, 25, 26), zaś środkowa część (3) pocisku posiada co najmniej dwa jedno skrętne wydrążenia lub kanały (41, 42, 43, 44, 45, 46), które mają najkorzystniej zmienną geometrię w obszarze przy czołowej części (4) pocisku (1) i odcinki wylotowe (51, 52, 53, 54, 55, 56) doAccording to the invention, the rear portion (2) of the projectile (1) has at least two torsional cavities (11, 12, 13, 14, 15, 16) with walls (21, 22, 23, 24, 25, 26) most preferably parallel to the axis (10) of the projectile on most of its surface and with walls (31, 32, 33, 34, 35, 36) tangent to the planes of oblique sections of the projectile with an inclination towards the front part (4) of the projectile, the surface area of the walls (31, 32 , 33, 34, 35, 36) is at least twice the surface areas of the walls (21, 22, 23, 24, 25, 26), and the central portion (3) of the projectile has at least two torsional cavities or channels ( 41, 42, 43, 44, 45, 46), which most preferably have a variable geometry in the area at the head portion (4) of the projectile (1) and exit sections (51, 52, 53, 54, 55, 56) to

PL 215 203 B1 czołowej części (4) pocisku (1), które tworzą z płaszczyznami osiowych przekrojów pocisku kąty (5) o miarach większych od jednej setnej części radiana, przy czym wszystkie wydrążenia lub kanały (41, 42, 43, 44, 45, 46) w środkowej części (3) pocisku i ich odcinki wylotowe (51, 52, 53, 54, 55, 56) mają jednakową skrętność na płaszczyznach poprzecznych przekrojów pocisku, zaś odcinki wylotowe (51, 52, 53, 54, 55, 56) wydrążeń lub kanałów do czołowej części (4) pocisku i wydrążenia (11, 12, 13, 14, 15, 16) tylnej części (2) najkorzystniej należą do różnych półprzestrzeni (7) i (8) wyznaczonych przez przechodzącą przez środek masy (6) płaszczyznę poprzecznego przekroju (9) pocisku (1). Uwidocznione na fig. 1 i 2 rysunku ukształtowanie tylnej części (2) pocisku ma na celu wytworzenie sześciołopatkowego wirnika impulsowej turbiny gazowej o trójwymiarowo zmiennej i jednoskrętnej geometrii o środkowej symetrii, która powoduje odbicie i rozproszenie fal gazów miotających w kierunku ścianek lufy oraz skośnie do osi lufy i osi pocisku. Dzięki zjawisku odrzutu gazów na tylnej części pocisku powstaje pole par sił, które mają składowe prostopadłe do osi pocisku i pole jedno skrętnych wypadkowych momentów siły, które nadaje pociskowi ruch obrotowy o rosnącej częstotliwości w czasie przelotu przez lufę. Impulsowa turbina gazowa działa bez przepływu gazu przez wirnik i sprawnie przetwarza pęd odbitego i rozproszonego czoła fal gazów na moment obrotowy wirnika tylko w warunkach gazodynamicznej nierównowagi układu wirnik-gaz, jakie występują podczas wystrzału. Impulsowa turbina gazowa nie może działać w stanie równowagi i przy jednostajnym poddźwiękowym ruchu pociskuwirnika. Wykonanie tylnej części (2) pocisku (1) jako wirnika impulsowej turbiny gazowej zapewnia wystarczająco duży do pokonania oporu tarcia ślizgowego moment obrotowy pocisku i eliminację długotrwałych zatarć pocisku dla ruchu obrotowego w lufie. Z praw dynamiki wynika, że przy wymuszaniu ruchu obrotowego ciała sztywnego na powierzchni (2) niesymetrycznej względem środka masy (6) wystąpi precesja osi obrotu dla asymetrycznego pola momentu wymuszającego. Ponieważ rzeczywisty rozkład pola sił na tylnej części (2) pocisku (1) nawet teoretycznie nie może być ściśle symetryczny, zaś ciśnienia gazów miotających osiągają tysiące barów, to nawet mała środkowa asymetria pól sił na tylnej część pocisku powodowała by dużą precesję osi obrotu, silne tarcie jego środkowej części (3) o lufę, chwilowe losowe zatarcia i utratę nawet całej niewielkiej energii ruchu obrotowego nadanej pociskowi pomiędzy zatarciami.The frontal portion (4) of the projectile (1), which form angles (5) with the planes of the axial cross-sections of the projectile with measures greater than one-hundredth of a radian, all the cavities or channels (41, 42, 43, 44, 45) , 46) in the central part (3) of the projectile and their exit sections (51, 52, 53, 54, 55, 56) have the same torsion on the planes of the projectile's cross-sections, and the exit sections (51, 52, 53, 54, 55, 56) of the cavities or channels to the head portion (4) of the projectile and the cavity (11, 12, 13, 14, 15, 16) of the rear portion (2) most preferably belong to different half-spaces (7) and (8) defined by the passing through the center of mass (6) the cross-sectional plane (9) of the projectile (1). The shaping of the rear part (2) of the projectile shown in Figs. 1 and 2 is intended to produce a six-blade impulse gas turbine rotor with a three-dimensionally variable and single-torsion geometry with central symmetry, which causes the reflection and dispersion of waves of propellants towards the barrel walls and obliquely to the axis barrel and axis of the projectile. Due to the phenomenon of gas recoil at the rear part of the projectile, a field of force pairs is created, which have components perpendicular to the projectile axis, and a field of one-torsional resultant moments of force, which gives the projectile a rotational motion of increasing frequency during the flight through the barrel. The impulse gas turbine operates without gas flow through the rotor and efficiently converts the momentum of the reflected and scattered front of the gas waves into the rotor torque only under the conditions of gas-dynamic imbalance of the rotor-gas system, which occur during the shot. A pulsed gas turbine cannot operate in a state of equilibrium and with a uniform subsonic movement of the rotor projectile. The design of the rear part (2) of the projectile (1) as the impulse gas turbine rotor ensures the projectile torque large enough to overcome the sliding friction resistance and elimination of long-term galling of the projectile for rotational motion in the barrel. It follows from the laws of dynamics that when forcing a rotational motion of a rigid body on a surface (2) asymmetric with respect to the center of mass (6), there will be a precession of the axis of rotation for an asymmetric field of exciting moment. Since the actual force field distribution on the rear part (2) of the projectile (1) cannot even theoretically be strictly symmetrical, and the pressures of the propellants reach thousands of bar, even a small central asymmetry of the force fields on the rear part of the projectile would cause a large precession of the axis of rotation, strong friction of its central part (3) against the barrel, temporary random seizure and loss of even all the slight energy of the rotational motion imparted to the projectile between seizures.

Następstwem ograniczonej tylko ścianą lufy precesji osi obrotu byłaby losowa wartość wylotowej częstotliwości obrotów pocisku i duży losowy rozrzut broni. W rozwiązaniu pocisku według wynalazku ograniczono precesję i czas trwania chwilowych zatarć pocisku stosując silne ujemne sprzężenie zwrotne dla środkowej asymetrii rozkładu pola sił pchających pocisk oraz przedłużając obszar wymuszania ruchu obrotowego pocisku z części tylnej (2) na część środkową (3) w stronę środka masy (6) pocisku przy pomocy wirnika przepływowej turbiny gazowej wykonanego w środkowej części (3) pocisku (1). Ujemne sprzężenie zwrotne dla środkowej asymetrii rozkładu pola sił na tylnej części (2) pocisku osiągnięto nachylając ściany (31, 32, 33, 34, 35, 36) wirnika impulsowego zgodnie z propagacją gazów miotających w kierunku środkowej (3) i czołowej części (4) pocisku. Takie wykonanie ścian tylnej części pocisku powoduje reakcję rozkładu pola dużych sił pchających pocisk na odchylenia osi obrotu pocisku od osi lufy, która samoczynnie wstępnie ogranicza precesję osi obrotu pocisku w lufie. Dalsze ograniczenie precesji osi obrotu pocisku i tarcia pocisku o ściany lufy osiągnięto wykonując tylną część (2) i środkową część (3) pocisku jako wirnik przepływowej turbiny gazowej, której łopatkami i jednocześnie prowadnicami gazów są płytkie otwarte wydrążenia, lub zamknięte kanały (41, 42, 43, 44, 45, 46) w tylnej części (2) i środkowej części (3) pocisku. Przetworzenie pędu gazu na moment obrotowy wirnika ma największą sprawność dla turbiny Herona o dyszach prostopadłych do osi wirnika. Z tego powodu prowadnice gazów (41, 42, 43, 44, 45, 46) najkorzystniej jest wykonać z tak zmienną geometrią w obszarze przy czołowej części (4) pocisku (1), aby otrzymać odcinki wylotowe (51, 52, 53, 54, 55, 56) prowadnic (41, 42, 43, 44, 45, 46) do czołowej części (4) pocisku (1), które tworzą z płaszczyznami osiowych przekrojów pocisku kąty (5) o miarach co najmniej jednej setnej radiana. Składowe prostopadłe pędu gazu (91) i (94) na wylocie przykładowej pary prowadnic (51) i (54) i kierunek obrotu pocisku wymuszonego odrzutem podano na fig. 3. Otwarte prowadnice gazów wykonuje się jako wydrążenia (41, 42, 43, 44, 45, 46) o takim ukształtowaniu profilu przekroju, który maksymalizuje sprawność pocisku jako przepływowej turbiny gazowej w lufie i minimalizuje obrotowy opór aerodynamiczny pocisku po wylocie z lufy. Jednym z takich profilów przekroju jest profil zęba piły wydrążeń (41, 42, 43, 44, 45, 46), które uwidoczniono na fig. 2 i 3 rysunku.The consequence of the precession of the rotation axis limited only by the barrel wall would be a random value of the muzzle velocity of the projectile and a large random spread of the weapon. In the solution of the projectile according to the invention, the precession and duration of temporary seizures of the projectile were limited by using strong negative feedback for the central asymmetry of the distribution of the projectile force field and by extending the area of forcing the projectile to rotate from the rear part (2) to the central part (3) towards the center of mass ( 6) the projectile by means of a gas turbine flow rotor made in the central part (3) of the projectile (1). Negative feedback for the central asymmetry of the force field distribution on the rear part (2) of the projectile was achieved by tilting the walls (31, 32, 33, 34, 35, 36) of the impulse rotor in accordance with the propagation of the propellants towards the middle (3) and frontal part (4) ) the projectile. Such execution of the walls of the rear part of the projectile causes the reaction of the distribution of the field of large forces pushing the projectile to the deviations of the projectile axis of rotation from the axis of the barrel, which automatically initially limits the precession of the projectile rotation axis in the barrel. Further limitation of the precession of the projectile rotation axis and the projectile's friction against the barrel walls was achieved by making the rear part (2) and the middle part (3) of the projectile as a gas turbine flow rotor, whose blades and gas guides are shallow open cavities or closed channels (41, 42). , 43, 44, 45, 46) in the rear part (2) and the middle part (3) of the projectile. Converting gas momentum into rotor torque is most efficient for a Heron turbine with nozzles perpendicular to the rotor axis. For this reason, the gas guides (41, 42, 43, 44, 45, 46) are most preferably made with such a variable geometry in the area at the head portion (4) of the projectile (1) as to obtain the outlet portions (51, 52, 53, 54). , 55, 56) guides (41, 42, 43, 44, 45, 46) for the head portion (4) of the projectile (1) which form angles (5) with the planes of the axial cross-sections of the projectile measuring at least one hundredth of a radian. The perpendicular components of the gas momentum (91) and (94) at the outlet of the exemplary pair of guides (51) and (54) and the direction of rotation of the projectile forced by the recoil are shown in Fig. 3. Open gas guides are made as cavities (41, 42, 43, 44). , 45, 46) with a cross-sectional profile that maximizes the efficiency of the projectile as a gas turbine in the barrel and minimizes the rotational aerodynamic drag of the projectile after exiting the barrel. One such cross-sectional profile is that of a hollow saw tooth (41, 42, 43, 44, 45, 46), which is shown in Figures 2 and 3 of the drawings.

Prowadnice gazów (41, 42, 43, 44. 45, 46) wymuszają ruch obrotowy pocisku wzdłuż całej środkowej części (3), co ogranicza precesję osi obrotu pocisku, oraz jednocześnie otaczają pociskThe gas guides (41, 42, 43, 44, 45, 46) force the projectile to rotate along the entire central part (3), which limits the precession of the projectile's axis of rotation, and at the same time surround the projectile

PL 215 203 B1 cienką warstwę gazów o dużym ciśnieniu, co ogranicza tarcie pocisku o lufę i zwiększa energetyczną sprawność broni.A thin layer of high pressure gases reduces the friction of the projectile against the barrel and increases the energy efficiency of the weapon.

Straty energii gazów miotających na osiągnięcie celów wynalazku są mniejsze od ciepła tarcia pocisków w lufach bruzdowanych dla szczelin między ścianą lufy i pociskiem o grubości nie przekraczającej kilkudziesięciu mikrometrów.The energy losses of propellants to achieve the objectives of the invention are lower than the frictional heat of projectiles in grooved barrels for the gaps between the wall of the barrel and a projectile not exceeding tens of micrometers.

Z gazodynamiki wiadomo, że przewodność szczelin silniej niż liniowo rośnie z grubością szczeliny i z tego powodu przykład wykonania metalowego pocisku jak na fig. 1, 2 i 3 rysunku spełnia warunki dla odchyłek obrotowych pasowań masowo produkowanych luf i pocisków tylko małego i średniego kalibru.It is known from gas dynamics that the conductivity of the slots increases more strongly than linearly with the thickness of the slit, and therefore the embodiment of the metal projectile as shown in Figures 1, 2 and 3 of the drawings satisfies the conditions for rotational deviations of mass-produced barrels and small and medium caliber bullets only.

Według wynalazku, w celu zwiększenia odchyłek pasowania pocisku z lufą broni, pocisk wykonuje się w sposób uwidoczniony w półwidoku z boku na fig. 4 rysunku tak, że tylna część (2) i środkowa część (3) pocisku (1) posiadają obszary zewnętrzne (210) i (310) o średnicy większej lub równej średnicy lufy broni oraz obszar wewnętrzny (311) o średnicy mniejszej od średnicy lufy broni, przy czym obszary zewnętrzne (210) i (310) są najkorzystniej wykonane z materiału, który jest podatny na odkształcenia i posiada mały współczynnik tarcia ślizgowego względem ściany wewnętrznej lufy, zaś wydrążenia lub kanały (41, 42, 43, 44, 45, 46) i ich odcinki wylotowe (51, 52, 53, 54, 55, 56) są wykonane najkorzystniej tylko w obszarze zewnętrznym (210) tylnej części (2) i w obszarze zewnętrznym (310) środkowej części (3) pocisku. W przykładowym wykonaniu wynalazku jak na fig. 4 rysunku można stosować pasowania pocisku z lufą od obrotowych przez suwliwe do ciasnych z przekroczeniem granicy sprężystości obszarów (210) i (310), zaś korzystnym materiałem tylnej części (2) i środkowej części (3) pocisku (1) jest podatne na odkształcenia i posiadające mały współczynnik tarcia ślizgowego względem ściany lufy tworzywo sztuczne. Takie własności mają stosowane w przemyśle maszynowym termoutwardzalne żywice fenolowo-formaldehydowe z wypełniaczem grafitowym.According to the invention, in order to increase the projectile fit with the barrel of the weapon, the projectile is made as shown in the half-side view in Fig. 4 of the drawing, so that the rear part (2) and the central part (3) of the projectile (1) have outer areas ( 210) and (310) with a diameter greater than or equal to the barrel of the weapon, and an inner area (311) with a diameter smaller than that of the weapon, the outer areas (210) and (310) being most preferably made of a material that is susceptible to deformation and has a low coefficient of sliding friction with respect to the inner wall of the barrel, and the cavities or channels (41, 42, 43, 44, 45, 46) and their outlet sections (51, 52, 53, 54, 55, 56) are most preferably made only in in the outer area (210) of the rear part (2) and in the outer area (310) of the central part (3) of the projectile. In an exemplary embodiment of the invention, as shown in Fig. 4 of the drawings, it is possible to use the fit of the projectile with the barrel from rotating, through sliding to tight, exceeding the elastic limit of the areas (210) and (310), and the preferred material of the rear part (2) and the middle part (3) of the projectile (1) is susceptible to deformation and has a low coefficient of sliding friction against the barrel wall - plastic. Thermosetting phenol-formaldehyde resins with graphite filler have such properties.

Według wynalazku, w celu miotania z broni gładkolufowej standardowych, masowo produkowanych pocisków do broni o lufie bruzdowanej, pocisk do broni gładkolufowej wykonuje się w sposób uwidoczniony w półprzekroju z boku na fig. 4 rysunku tak, że czołową częścią (4) i obszarem wewnętrznym (4) środkowej części (3) pocisku (1) jest aerodynamicznie korzystny, standardowy pocisk (4) do broni o lufie bruzdowanej, zaś środkowa część (3) i tylna część (2) pocisku (1) jest wykonana jako sabot nasunięty na standardowy pocisk (4). Istota wynalazku nie ulega zmianie przy zastosowaniu innych, niż przykładowe środków technicznych, materiałów i innych rodzajów broni miotających.According to the invention, in order to fire standard, mass-produced shells for a slotted-barrel weapon from a smoothbore gun, the projectile for a smoothbore gun is made as shown in the side half-section of Fig. 4 of the drawing such that the frontal part (4) and the inner area ( 4) the middle part (3) of the projectile (1) is aerodynamically advantageous, the standard projectile (4) for a slit-barrel weapon, and the middle part (3) and the rear part (2) of the projectile (1) are made as a sabot over a standard projectile (4). The essence of the invention does not change with the use of technical means, materials and other types of firearms other than exemplary.

Wynalazek wykorzystuje wiele złożonych zjawisk fizycznych, które zachodzą w lufie broni podczas wystrzału. Z tego powodu projektowanie pocisków według wynalazku wymaga empirycznej wiedzy o tych zjawiskach oraz wspomagania oprogramowaniem CAD przy optymalizacji geometrycznych parametrów pocisku w celu uniknięcia strat nakładów na chaotyczne i kosztowne prace rozwojowe.The invention uses many complex physical phenomena that occur in the barrel of a weapon when fired. For this reason, projecting projectiles according to the invention requires empirical knowledge of these phenomena and CAD software support in optimizing the geometric parameters of the projectile in order to avoid wasted expenditure on chaotic and costly development work.

Wykonanie i produkcja pocisków według wynalazku wykorzystują wyłącznie typowe środki techniczne masowej produkcji amunicji, zaś przystosowanie standardowych pocisków od broni o lufie bruzdowanej do broni o gładkolufowej jest według wynalazku proste. Czyni to możliwymi rozległe zastosowania wynalazku w celu poprawienia parametrów balistycznych, niezawodności, trwałości i wydajności produkcji setek rodzajów broni palnych wykonywanych tylko z lufą bruzdowaną. Dzięki wynalazkowi mogą także powstać nowe rodzaje broni miotającej o nieosiągalnej dotychczas szybkostrzelności i parametrach balistycznych, szczególnie broni precyzyjnej, dalekiego zasięgu i antyrakietowej. W odniesieniu do broni pneumatycznej zastosowania wynalazku ograniczają wielokrotnie mniejsze, niż w broni palnej, wartości ciśnień gazów miotających.The manufacture and production of the bullets according to the invention use only the usual technical means of mass production of ammunition, and the adaptation of standard bullets from a slotted barrel to a smoothbore weapon according to the invention is simple. This makes it possible for extensive applications of the invention to improve ballistic performance, reliability, durability and production efficiency for hundreds of firearms made with only a slotted barrel. Thanks to the invention, it is also possible to create new types of missile weapons with a previously unattainable rate of fire and ballistic parameters, especially precision, long-range and anti-missile weapons. With regard to pneumatic weapons, the applications of the invention are limited by the pressure values of the propellants which are many times lower than in firearms.

Claims

1.A projectile for smoothbore, firearms and pneumatic weapons, constituting a homogeneous or multicomponent geometric body, which has an axis of rotation tangent to the flight path, a streamlined aerodynamically leading part facing the projectile's flight, a central part with areas of the projectile with the largest diameters and pushed by rear propellant gases, characterized in that the rear part (2) of the projectile (1) has at least two torsional cavities (11, 12, 13, 14, 15, 16) with walls (21, 22, 23, 24, 25) , 26) most preferably parallel to the projectile axis (10) over the greater part of the surface and with walls (31, 32, 33, 34, 35, 36) tangent to the projectile oblique planes with an inclination towards the frontal portion (4) of the projectile, the field being wall surfaces (31, 32, 33, 34, 35, 36) is at least twice as large as the surface areas of the walls (21, 22, 23, 24, 25, 26), and

The central portion (3) of the projectile has at least two torsional cavities or channels (41, 42, 43, 44, 45, 46) which most preferably have variable geometry in the area at the head portion (4) of the projectile (1) and exit sections (51, 52, 53, 54, 55, 56) to the frontal portion (4) of the projectile (1), which form angles (5) with the projectile axial section planes greater than one-hundredth of a radian, all the cavities or channels (41, 42, 43, 44, 45, 46) in the central part of the projectile and their exit sections (51, 52, 53, 54, 55, 56) have the same torsion on the projectile cross-sectional planes, while the exit sections ( 51, 52, 53, 54, 55, 56) of the cavities or channels to the head portion (4) of the projectile and the cavity (11, 12, 13, 14, 15, 16) of the rear portion (2) most preferably belong to different half-spaces (7) and (8) defined by the cross-sectional plane (9) of the projectile (1) passing through the center of mass (6).

2. A projectile for a smoothbore missile as defined in claim 1. 2. The method of claim 1, characterized in that the rear portion (2) and the central portion (3) of the projectile (1) have outer areas (210) and (310) with a diameter greater than or equal to the diameter of the weapon barrel and an inner area (311) with a diameter smaller than the diameter of the weapon. barrels of a weapon, the outer regions (210) and (310) being most preferably made of a material that is susceptible to deformation and has a low coefficient of sliding friction with respect to the inner wall of the barrel, and the cavities or channels (41, 42, 43, 44, 45) , 46) and their outlet sections (51, 52, 53, 54, 55, 56) are preferably provided only in the outer area (210) of the rear part (2) and in the outer area (310) of the central part (3) of the projectile (1). .

3. A projectile for a smoothbore missile as defined in claim 1. 3. The method of Claims 1 and 2, characterized in that the frontal portion (4) and the inner area (4) of the central portion (3) of the projectile (1) is an aerodynamically favorable standard projectile (4) for a slit-barrel weapon, and the central portion (3) and the rear part (2) of the projectile (1) are made as a sabotage to the standard projectile (4).