RU2140620C1

RU2140620C1 - Gas weapon

Info

Publication number: RU2140620C1
Application number: RU97116249A
Authority: RU
Inventors: Юрий Сергеевич Алексеев; Николай Анатольевич Коновалов; Виталий Дмитриевич Койнов; Владимир Семенович Легеза; Николай Николаевич Межуев; Александр Алексеевич Нода; Геннадий Анатольевич Поляков; Николай Федорович Свириденко; Владимир Викторович Сербин
Original assignee: Александр Алексеевич Нода; Николай Федорович Свириденко
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-10-27

Abstract

FIELD: gas weapon used for self-defence. SUBSTANCE: the gas weapon has a high- pressure source, pipeline with a controlled stop valve and an outlet pipe connection, additionally installed on which is a gas-driven oscillator with a pneumatic chamber of variable volume, having a hole furnished with a plug, intended for charging of low-disperse particles. Installed at the outlet of the pipeline of gas-driven oscillator is a nozzle with a hydraulic diameter exceeding the diameter of the oscillator outlet channel. The nozzle is connected to the outlet channel through an adapter-diffuser and has at the outlet an end face partition with an outlet opening aligned with the outlet, which is made in the form of a regulated iris diaphragm. EFFECT: enhanced efficiency in use. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к оружию и может быть использовано для повышения эффективности газового оружия. The invention relates to weapons and can be used to increase the effectiveness of gas weapons.

Известны образцы газового оружия (газовые пистолеты и револьверы), использующие в качестве боеприпасов газовые патроны, представляющие собой боевые патроны, в которые вместо пули закатаны кристаллы газа, например слезоточивого. При выстреле кристаллы катапультируются из ствола, возгоняются и образовавшийся газ распространяется по направлению ствола (П.И. Столетов, Р. Е. Вольвер "Вальтер, Браунинг, Макаров и К. Оружие самозащиты".- Интерпресс, 1995, с. 20-22). Samples of gas weapons (gas pistols and revolvers) are known that use gas cartridges as ammunition, which are live cartridges in which instead of a bullet crystals of gas, for example, tear, are rolled. When fired, crystals catapult from the barrel, sublimate, and the resulting gas propagates in the direction of the barrel (P.I. Stoletov, R. E. Volver, "Walter, Browning, Makarov and K. Weapons of self-defense." - Interpress, 1995, p. 20-22 )

Недостатком указанных образцов газового оружия является низкая эффективность, обусловленная быстрой потерей импульса затопленной газовой струей на пути ее распространения, в результате чего дистанция наиболее эффективного поражающего действия не превышает ~2 м (см. М. Драгунов Газовые мифы // "Солдат удачи", N 12, 1995, с. 62). The disadvantage of these samples of gas weapons is their low efficiency, due to the rapid loss of momentum of a flooded gas stream in the path of its propagation, as a result of which the distance of the most effective damaging effect does not exceed ~ 2 m (see M. Dragunov Gas myths // "Soldier of Fortune", N 12, 1995, p. 62).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является газовое оружие по заявке РФ N 94005518 (27.09.95, F 41 H 9/04, 10 с.). Согласно заявке газовое оружие содержит корпус, газовый баллон в качестве источника газа повышенного давления, управляемый газовый запорный клапан, трубопровод для подачи газа и выходной патрубок, а также конструктивные и декоративные элементы. The closest technical solution, selected as a prototype, is a gas weapon according to the application of the Russian Federation N 94005518 (09/27/95, F 41 H 9/04, 10 C.). According to the application, a gas weapon comprises a housing, a gas cylinder as a source of high pressure gas, a controlled gas shutoff valve, a gas supply pipe and an outlet pipe, as well as structural and decorative elements.

При открытии управляемого газового запорного клапана находящийся в емкости газ истекает из выходного патрубка в виде струи, оказывающей поражающее воздействие на пути своего распространения. When the controlled gas shut-off valve is opened, the gas in the tank flows out of the outlet pipe in the form of a jet, which has a damaging effect on its distribution path.

Общими существенными признаками известного газового оружия и заявляемого технического решения является наличие источника газа повышенного давления, трубопровода для его подачи с управляемым газовым запорным клапаном и выходного патрубка. В газовом оружии-прототипе истечение газа из выходного патрубка осуществляется в виде затопленной турбулентной струи, движение которой характеризуется интенсивной потерей импульса вдоль пути распространения, что выражается в быстром снижении скорости движения газа и его рассеивании в пространстве. В связи с этим, известное газовое оружие может обеспечить эффективное поражающее действие на расстоянии, не превышающем 1,5-2 м. Common essential features of the known gas weapon and the claimed technical solution is the presence of a high pressure gas source, a pipeline for its supply with a controlled gas shut-off valve and an outlet pipe. In a prototype gas weapon, the gas flows out of the outlet pipe in the form of a flooded turbulent jet, the movement of which is characterized by an intense loss of momentum along the propagation path, which translates into a rapid decrease in the gas velocity and its dispersion in space. In this regard, the known gas weapon can provide effective destructive action at a distance not exceeding 1.5-2 m.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования газового оружия, в котором путем введения новых конструктивных элементов, обеспечивается уменьшение темпа потерь импульса газом вдоль пути его распространения за счет организации его истечения из выходного патрубка в виде цуга последовательно движущихся соосных вихревых колец, что расширяет функциональные возможности газового оружия и увеличивает дистанцию эффективного поражающего воздействия используемого в нем газа. The basis of the invention is the task of improving gas weapons, in which by introducing new structural elements, it is possible to reduce the rate of impulse loss by gas along its propagation path due to the organization of its outflow from the outlet pipe in the form of a train of successively moving coaxial vortex rings, which expands the functionality of the gas weapon and increases the distance of the effective damaging effect of the gas used in it.

Поставленная задача решается тем, что в газовом оружии, содержащем источник газа повышенного давления, трубопровод для его подачи, управляемый газовый запорный клапан и выходной патрубок, согласно изобретению, на выходном патрубке дополнительно установлен газодинамический генератор колебаний, содержащий трубопровод с присоединенной к нему, наклоненной в сторону выхода и соединенной с пневматической камерой генератора трубкой, в которой размещен выпуклый профилированный элемент. При этом сама пневматическая камера выполнена с возможностью изменения ее объема. The problem is solved in that in a gas weapon containing a source of high pressure gas, a pipeline for supplying it, a controlled gas shut-off valve and an outlet pipe, according to the invention, a gas-dynamic oscillation generator is additionally installed on the outlet pipe, comprising a pipeline with an inclined angle connected thereto the outlet side and the tube connected to the pneumatic chamber of the generator, in which the convex shaped element is placed. Moreover, the pneumatic chamber itself is configured to change its volume.

Кроме этого, пневматическая камера выполнена охватывающей трубопровод газодинамического генератора колебаний. In addition, the pneumatic chamber is made covering the pipeline of a gas-dynamic oscillation generator.

Кроме этого, в стенке пневматической камеры газодинамического генератора колебаний выполнено отверстие, снабженное пробкой. In addition, a hole is provided in the wall of the pneumatic chamber of the gas-dynamic oscillation generator with a plug.

Кроме этого, на выходе трубопровода газодинамического генератора колебаний установлен насадок большего гидравлического диаметра с торцевой перегородкой на выходе, имеющей соосное со входом выходное отверстие, который соединен с трубопроводом переходника в виде диффузора. In addition, nozzles of a larger hydraulic diameter are installed at the outlet of the pipeline of the gas-dynamic oscillation generator with an end wall at the outlet having an outlet opening coaxial with the inlet, which is connected to the adapter duct in the form of a diffuser.

Кроме того, торцевая перегородка на выходе насадка выполнена в виде регулируемой ирисовой диафрагмы. In addition, the end wall at the nozzle exit is made in the form of an adjustable iris diaphragm.

Сопоставительный с прототипом анализ показывает, что заявляемое газовое оружие отличается тем, что:
1) на выходном патрубке дополнительно установлен газодинамический генератор колебаний, содержащий трубопровод с присоединенной к нему, наклоненной в сторону выхода и соединенной с пневматической камерой генератора трубкой, в которой размещен выпуклый профилированный элемент, а сама пневматическая камера выполнена с возможностью изменения ее объема;
2) пневматическая камера газодинамического генератора выполнена охватывающей трубопровод газодинамического генератора колебаний;
3) в стенке пневматической камеры газодинамического генератора выполнено отверстие, снабженное пробкой;
4) на выходе трубопровода газодинамического генератора колебаний установлен насадок большего гидравлического диаметра с торцевой перегородкой на выходе, содержащей соосное со входом выходное отверстие;
5) торцевая перегородка насадка выполнена в виде регулируемой ирисовой диафрагмы.Comparative analysis of the prototype shows that the claimed gas weapon is characterized in that:
1) a gas-dynamic oscillation generator is additionally installed on the outlet pipe, comprising a pipeline connected to it, inclined toward the outlet and connected to the generator’s pneumatic chamber by a tube in which a convex shaped element is placed, and the pneumatic chamber itself is capable of changing its volume;
2) the pneumatic chamber of the gas-dynamic generator is made covering the pipeline of the gas-dynamic generator of oscillations;
3) a hole is provided in the wall of the pneumatic chamber of the gas-dynamic generator equipped with a plug;
4) at the outlet of the pipeline of the gas-dynamic oscillation generator, nozzles of a larger hydraulic diameter are installed with an end wall at the outlet containing an outlet opening coaxial with the inlet;
5) the end wall of the nozzle is made in the form of an adjustable iris diaphragm.

Совокупность 1) указанных отличительных признаков является достаточной во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, а остальные характеризуют изобретение в отдельных случаях его выполнения. The combination of 1) these distinctive features is sufficient in all cases to which the requested amount of legal protection applies, and the rest characterize the invention in some cases of its implementation.

Наличие газодинамического генератора колебаний, дополнительно установленного на выходном патрубке, позволяет обеспечивать при открытии запорного клапана формирование в выходном участке трубопровода генератора режима течения газа в виде прямоугольных импульсов расхода (см. Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем.- М.: Наука, 1973, с. 162, 169), что является идеальным условием для образования на срезе выходного участка трубопровода генератора вихревых колец, обладающих более высокой по сравнению с затопленными струями дальнобойностью и существенно меньшими потерями переносимого ими газа вдоль пути распространения (см. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. - М.: Наука, 1973, с. 350-356, а также Э.И. Андрианкин, П.А. Прядков О потере пассивной примеси турбулентным вихревым кольцом. ИФЖ, том 50, N 1, 1986, с. 31). The presence of a gas-dynamic oscillation generator, additionally installed on the outlet pipe, allows for the formation of a gas flow regime in the form of rectangular flow pulses in the outlet section of the pipeline of the generator when the shut-off valve is opened (see L. Zalmanzon. Aerohydrodynamic methods for measuring input parameters of automatic systems.- M. : Nauka, 1973, p. 162, 169), which is an ideal condition for the formation of a section of the outlet section of the pipeline of the vortex ring generator having a higher equal to the range flooded by the jets and significantly lower losses of the gas carried by them along the propagation path (see Lavrentiev M.A., Shabat B.V. Problems of hydrodynamics and their mathematical models. - M .: Nauka, 1973, pp. 350-356, as well as EI Andriankin, PA Pryadkov On the loss of a passive impurity by a turbulent vortex ring (IFZh, Vol. 50, No. 1, 1986, p. 31).

Изменяя объем пневматической камеры газодинамического генератора колебаний, оказывается возможным регулировать величину импульса расхода газа, обеспечивая наиболее рациональный, с точки зрения эффективности поражающего действия в конкретных условиях применения газового оружия, режим генерирования системы последовательно движущихся вихревых колец (см., например, О.Г. Мартыненко, И.А. Ватутин, Н.И. Лемеш, П.П. Храмов К вопросу о движении системы последовательных соосных вихревых колец в однородной жидкости. ИФЖ, том 56, N 1, 1989, с. 26-28). By changing the volume of the pneumatic chamber of the gas-dynamic oscillation generator, it is possible to adjust the magnitude of the gas flow pulse, providing the most rational, from the point of view of the effectiveness of the damaging action in specific conditions of use of gas weapons, generation mode of a system of successively moving vortex rings (see, for example, O.G. Martynenko, I.A. Vatutin, N.I. Lemesh, P.P. Khramov On the question of the motion of a system of consecutive coaxial vortex rings in a homogeneous fluid (IFZh, Volume 56, N 1, 1989, pp. 26-28).

При этом выполнение пневматической камеры в виде объема, охватывающего трубопровод газодинамического генератора колебаний, обеспечивает улучшение массогабаритных характеристик устройства, его дизайна и конструктивной прочности. Наличие же отверстия, снабженного пробкой, в стенке пневматической камеры позволяет, помещая в камеру мелкодисперсные частицы, повышать эффективность прицеливания при использовании газового оружия путем визуализации вихревых колец частицами, попадающими в ядро и атмосферу вихревого кольца при его формировании. At the same time, the implementation of the pneumatic chamber in the form of a volume covering the pipeline of a gas-dynamic oscillation generator provides an improvement in the mass-dimensional characteristics of the device, its design and structural strength. The presence of a hole equipped with a plug in the wall of the pneumatic chamber allows, by placing finely dispersed particles in the chamber, to increase the aiming efficiency when using gas weapons by visualizing the vortex rings by particles falling into the core and atmosphere of the vortex ring during its formation.

Как указывалось, на выходе трубопровода газодинамического генератора колебаний установлен насадок большего гидравлического диаметра, имеющий торцевую перегородку. В перегородке имеется отверстие, соосное со входом. Причем насадок соединен с выходом трубопровода газодинамического генератора колебаний переходником в виде диффузора. Такое исполнение насадка позволяет увеличивать размеры и массу вихревого кольца за счет увеличения длины струи газа, выталкиваемой из выходного отверстия насадка импульсом давления, формируемым газодинамическим генератором в его выходном участке (см. В.Ф. Тарасов Экспериментальные исследования турбулентных вихревых колец. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. физ.-мат. наук, Новосибирск, Ин-т гидродинамики СО АН СССР, с. 47-54). Кроме того, выполнение торцевой перегородки с возможностью изменения диаметра выходного отверстия, в виде, например ирисовой диафрагмы (см. С. В. Кулагин, А. С. Гоменюк, В.И. Дикарев и др. Оптико-механические приборы: учебник для техникумов. - М.: Машиностроение, 1984, с. 150-151), позволяет регулировать диаметр генерируемых вихревых колец, оказывающий существенное влияние на их дальнобойность и потерю ими газа при движении (см. М.А. Лаврентьев, Б.В. Шабат Проблемы гидродинамики и их математические модели. - М. : Наука, 1974, с. 347 и В.Ф. Тарасов Экспериментальные исследования турбулентных вихревых колец, ..., с. 114-115). As indicated, at the outlet of the pipeline of the gas-dynamic oscillation generator, nozzles of a larger hydraulic diameter are installed, having an end wall. In the partition there is a hole coaxial with the entrance. Moreover, the nozzles are connected to the outlet of the pipeline of the gas-dynamic oscillation generator by an adapter in the form of a diffuser. This design of the nozzle allows one to increase the size and mass of the vortex ring by increasing the length of the gas jet pushed out of the nozzle outlet by a pressure pulse generated by the gas-dynamic generator in its outlet section (see V.F. Tarasov Experimental studies of turbulent vortex rings. Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Novosibirsk, Institute of Hydrodynamics SB RAS, p. 47-54). In addition, the execution of the end wall with the possibility of changing the diameter of the outlet, in the form, for example, of an iris diaphragm (see S. V. Kulagin, A. S. Gomenyuk, V. I. Dikarev, etc. Optical-mechanical devices: a textbook for technical schools . - M .: Mashinostroenie, 1984, p. 150-151), allows you to adjust the diameter of the generated vortex rings, which has a significant impact on their range and gas loss during movement (see M.A. Lavrentiev, B.V. Shabat Problems hydrodynamics and their mathematical models. - M.: Nauka, 1974, p. 347 and V.F. Tarasov Experimental s study of the turbulent vortex rings, ..., p. 114-115).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема газового оружия; на фиг. 2 - схема газового оружия с пневматической камерой, охватывающей трубопровод газодинамического генератора колебаний; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a schematic diagram of a gas weapon; in FIG. 2 is a diagram of a gas weapon with a pneumatic chamber spanning a pipeline of a gas-dynamic oscillation generator; in FIG. 3 is a view A in FIG. 1.

Газовое оружие содержит источник газа повышенного давления 1, трубопровод 2 с управляемым газовым запорным клапаном 3 и выходным патрубком 4. На выходном патрубке 4 дополнительно установлен газодинамический генератор колебаний 5, содержащий трубопровод 6 с присоединенной к нему посредством наклоненной в сторону выхода трубки 7, содержащей выпуклый профилированный элемент 8, пневматической камерой 9, выполненной с возможностью изменения объема. Конструктивно пневматическая камера 9 может быть выполнена охватывающей трубопровод 6, как показано на фиг. 2. На выходе трубопровода 6 газодинамического генератора колебаний 9 установлен насадок большего гидравлического диаметра 10, соединенный с трубопроводом 9 переходником в виде диффузора и имеющий на выходном торце перегородку 11 с отверстием, соосным входному. Торцевая перегородка насадка выполнена с возможностью регулирования диаметра выходного отверстия насадка, например в виде ирисовой диафрагмы. The gas weapon contains a source of high pressure gas 1, a pipe 2 with a controlled gas shutoff valve 3 and an outlet pipe 4. At the outlet pipe 4, a gas-dynamic oscillation generator 5 is additionally installed, containing a pipeline 6 with a tube 7 connected to it and inclined towards the outlet and containing a convex profiled element 8, a pneumatic chamber 9, made with the possibility of changing the volume. Structurally, the pneumatic chamber 9 can be made covering the pipe 6, as shown in FIG. 2. At the outlet of the pipeline 6 of the gas-dynamic oscillation generator 9, nozzles of a larger hydraulic diameter 10 are installed, connected to the pipeline 9 by an adapter in the form of a diffuser and having a partition 11 at the output end with an opening coaxial to the input. The end wall of the nozzle is configured to control the diameter of the outlet of the nozzle, for example in the form of an iris diaphragm.

Работа газового оружия осуществляется следующим образом. При открытии управляющего запорного клапана 3 газ из источника газа повышенного давления попадает во входной участок трубопровода 6 газодинамического генератора колебаний 5. Движущийся поток в результате эффекта прилипания струи к близко расположенной стенке (эффект Коанда) обтекает выпуклый профилированный элемент 8 и поступает в пневматическую камеру 9 по трубке 7. При наполнении пневматической камеры 9 и создании за счет этого противодавления в ней струя газа отрывается от поверхности профилированного элемента 8 и направляется в выходной участок трубопровода 6 и далее в насадок 10. При этом камера 9 частично опорожняется, давление в ней понижается и струя вновь прилипает к поверхности выпуклого профилированного элемента 8. Таким образом, на выходе в насадок 10 возникают автоколебания давления (и расхода), благодаря неоднозначности условий отрыва потока от поверхности выпуклого профилированного элемента 8 и возвращения к ней. The work of gas weapons is as follows. When the control shut-off valve 3 is opened, gas from the high-pressure gas source enters the inlet section of the pipeline 6 of the gas-dynamic oscillation generator 5. The moving flow as a result of the sticking of the jet to a closely located wall (Coand effect) flows around the convex shaped element 8 and enters the pneumatic chamber 9 through the tube 7. When filling the pneumatic chamber 9 and creating due to this back pressure in it, the gas jet detaches from the surface of the profiled element 8 and is directed to the outlet the portion of the pipeline 6 and further into the nozzles 10. In this case, the chamber 9 is partially empty, the pressure in it decreases and the jet adheres to the surface of the convex shaped element 8. Thus, self-oscillations of pressure (and flow) occur at the outlet of the nozzles 10, due to the ambiguity conditions for separation of the flow from the surface of the convex profiled element 8 and return to it.

Вследствие возникновения автоколебаний на входе в насадок 10, газ через него проходит некоторыми порциями, т.е. возбуждается пульсирующее течение. В результате этого за счет сил вязкого трения на кромках выходного отверстия насадка 10, расположенного на торцевой перегородке 11, пульсирующая струя преобразуется в последовательность турбулентных вихревых колец, частота генерирования которых равна частоте автоколебаний давления (и расхода) на входе в насадок 10, регулируемой путем изменения объема пневматической камеры 9. При этом вихревые кольца движутся одно за другим в направлении импульса силы, т.е. вдоль оси симметрии трубопровода 6. Изменение диаметра генерируемых вихревых колец осуществляется изменением диаметра выходного отверстия торцевой перегородки 11, выполненной, например, в виде регулируемой ирисовой диафрагмы. Due to the occurrence of self-oscillations at the entrance to the nozzles 10, the gas passes through it in some portions, i.e. a pulsating current is excited. As a result of this, due to the viscous friction forces at the edges of the outlet nozzle 10 located on the end wall 11, the pulsating jet is transformed into a sequence of turbulent vortex rings, the frequency of generation of which is equal to the frequency of self-oscillations of pressure (and flow) at the inlet of nozzles 10, controlled by changing the volume of the pneumatic chamber 9. In this case, the vortex rings move one after another in the direction of the force pulse, i.e. along the axis of symmetry of the pipeline 6. The diameter of the generated vortex rings is changed by changing the diameter of the outlet opening of the end wall 11, made, for example, in the form of an adjustable iris diaphragm.

Визуализация генерируемых вихревых колец осуществляется помещением в пневматическую камеру 9 через отверстие с пробкой 12 мелкодисперсных частиц (порошка и т.п.). Втекающая в камеру 9 при работе газового оружия струя перемешивает газ в ее объеме, обеспечивая взвешивание мелкодисперсных частиц. В цикле опорожнения камеры газ со взвешенными частицами попадает в насадок 10 и далее в ядро и атмосферу вихревого кольца, визуализируя последнее. The generated vortex rings are visualized by placing finely dispersed particles (powder, etc.) into the pneumatic chamber 9 through an opening with a stopper 12. The stream flowing into the chamber 9 during the operation of a gas weapon mixes the gas in its volume, providing for the weighing of fine particles. In the chamber emptying cycle, gas with suspended particles enters nozzle 10 and then into the core and atmosphere of the vortex ring, visualizing the latter.

Claims

1. A gas weapon containing a source of high pressure gas, a pipeline with a controlled shut-off valve and an outlet pipe, characterized in that the outlet nozzle is additionally equipped with a gas-dynamic oscillation generator, comprising a pipe with a pipe connected to it inclined towards the exit and connected to the pneumatic chamber, in which a convex profiled element is placed, and the pneumatic chamber is configured to change volume.

2. The gas weapon according to claim 1, characterized in that the pneumatic chamber is made covering the pipeline of a gas-dynamic oscillation generator.

3. A gas weapon according to claim 1 or 2, characterized in that a hole provided with a plug is made in the wall of the pneumatic chamber.

4. A gas weapon according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at the outlet of the pipeline of the gas-dynamic oscillation generator, nozzles of a larger hydraulic diameter are installed with an end wall at the outlet having an outlet opening coaxial with the inlet.

5. Gas weapons according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the end wall of the nozzle is made in the form of an adjustable iris diaphragm.