Тороидный магазин
Питание патронами стрелкового оружия производится при помощи магазинов и лент. Магазины обеспечивают минимальное время перезарядки оружия, но имеют большой вес, приходящийся на один патрон – для примера малоимпульсный: 12 г для стального барабанного магазина по сравнению с 6,5 г для нейлоновой сумки с жестким верхом в варианте патронной ленты с разомкнутым стальным звеном и 5 г в варианте патронной ленты с разомкнутым пластиковым звеном.
Проблема веса
Особую остроту проблема снижения веса магазинов приобретает для пулеметов, предназначенных для ведения интенсивной стрельбы. Большой вес барабанных магазинов вынуждает ограничивать носимый боезапас пулеметчика или располагать патроны в отдельных лентах, в бою затрачивая дополнительное время на укладку лент в нейлоновые сумки или металлические короба.
Наиболее распространенные барабанные магазины имеют емкость от 75 до 100 патронов, которые располагаются в однорядном ручье патронов, образованном спиральными выштамповками на радиальных поверхностях. Классический барабанный магазин состоит из корпуса, крышки, секторного подавателя и спиральной пружины кручения. В горловине магазина вместо одной из губок устанавливается фиксатор патронов, обеспечивающий вертикальное вкладывание патронов в магазин и быструю разрядку магазина от патронов. Также имеется заводная рукоятка пружины и соединительные элементы. Общее число сборочных единиц барабанного магазина достигает двух десятков.
Известны спаренные конструкции барабанных магазинов повышенной емкости с перестроением патронов из двух ручьев в один. Однако они имеют пониженную надежность из-за сложной кинематики движения патронов и удвоенного числа деталей, подверженных повреждениям и загрязнениям.
Кроме того, имеются упрощенные конструкции барабанных магазинов, состоящие из согнутого в дугу коробчатого двухрядного магазина с винтовой пружиной сжатия типа 90-патронного магазина компании MWG.
Основным конструкционным материалом барабанных магазинов до недавнего времени была сталь, после освоения производства инженерных пластиков стали использоваться стеклонаполненный полиамид и прозрачный поликарбонат. Полимерные материалы позволяют в полтора раза снизить вес магазина, приходящийся на один патрон (до 7 г у 100-патронного Ultimax), с обеспечением визуального контроля расхода патронов. Однако даже у самых продвинутых моделей барабанных магазинов удельный вес в расчете на один патрон все еще превышает вес нейлонового мешка с пластиковой лентой. Сложность конструкции увеличивает стоимость и снижает надежность барабанных магазинов по сравнению с ленточным питанием пулеметов.
Техническое решение
В связи с указанным, предлагается новый тип магазина (в двух модификациях), имеющего вес (в расчете на один патрон) меньше, чем удельный вес нейлоновой сумки с пластмассовой лентой равной емкости. В качестве форм-фактора нового магазина использован тор – геометрическое тело со сквозным осевым отверстием. В качестве материала корпуса магазина предлагается использовать современные пластики – непрозрачный полифениленсульфид и прозрачный полиарилат.
Полифениленсульфид является инженерным пластиком, его удельная плотность равна 1,6 г/см. Рабочая температура находится в интервале от -60 до +250 °C. Низкая вязкость расплава полифениленсульфида позволяет изготавливать литые изделия с толщиной стенки 1 мм. Наполнение пластика углеродными микроволокнами (100х1 мкм) с массовой долей 40% и эластомером — полидиметилсилоксаном с массовой долей 0,5% позволяет увеличить его прочность на растяжение до 210 МПа и ударную вязкость до 68 кДж/кв.м.
Полиарилат применяется для изготовления рассеивателей фар автомобилей. Его удельная плотность составляет 1,2 г/куб.см. Рабочая температура пластика находится в интервале от -60 до +200 °C. С целью обеспечения ударостойкости полиарилата в него добавляется присадка из 0,5% диоксида титана, повышающая ударную вязкость пластика до 100 кДж/кв.м. Износостойкость изделий из полиарилата обеспечивается покрытием (из полиарилатного лака с керамическими наночастицами), образующим химическую связь с материалом детали. Прочность полиарилата на уровне 150 МПа обеспечивается путем его наполнения одностенными углеродными нанострубками с массовой долей в 1%.
Неразборный вариант тороидного магазина
Наиболее простым вариантом исполнения предлагаемого магазина является его неразборная модификация, состоящая всего лишь из двух сборочных единиц – торообразного корпуса с боковой горловиной и призматической винтовой пружины сжатия с роликовым подавателем.
Корпус выполнен заодно с внутренней спиральной перегородкой, образующей однорядный ручей патронов. Перегородка сопрягается с корпусом по радиусам дуг окружности и служит ребром жесткости. На её поверхности имеются продольные выступы для контакта с основанием и плечом бутылочных гильз патронов. В случае использования телескопических патронов выступы отсутствуют, патроны контактируют непосредственно с основаниями перегородки. Пружина соединена с роликовым подавателем посредством пропуска её последнего витка через осевое отверстие в подавателе с последующим хомутным присоединением её свободного конца к предпоследнему витку пружины. В горловине устанавливается кулисный фиксатор с пластинчатой пружиной.
Винтовая пружина вкладывается в горловину при отжатом фиксаторе. Взведение винтовой пружины осуществляется путем вкладывания патронов в магазин. Чистка корпуса производится при снятой пружине с применением воды, водного раствора чистящего средства, бензина или авиационного керосина.
Материалом корпуса и подавателя служит полифениленсульфид, материалом пружин и фиксатора – сталь. Технология изготовления корпуса включает отливку гипсовой модели, литье пластика под давлением в пресс-форму, разрушение модели на вибростенде с пневмоудалением гипсовой пыли. Винтовая пружина изготавливается путем закалки на оправке, изогнутой по спирали.
Толщина стенок корпуса ꟷ 2 мм. При емкости магазина в 100 патронов калибра 5,45х39 мм диаметр корпуса составит 150 мм, высота ꟷ 60 мм, диаметр осевого отверстия ꟷ 40 мм. Масса магазина в сборе ꟷ 300 г.
Разборный вариант тороидного магазина
Более сложной конструкцией тороидного магазина является его разборная модификация, состоящая из открытого с одного из торцов корпуса с боковой горловиной и полой осью, вкладной крышки с полой осью, а также ленточной спиральной пружины кручения, оснащенной роликовым подавателем и стопорной планкой. В боковой горловине установлен кулисный фиксатор с пластинчатой пружиной.
На внутренней радиальной поверхности корпуса имеется спиральный гребень, образующий верхнюю часть ручья патронов. Полая ось имеет вырез под стопорную планку пружины. На внутренней радиальной поверхности крышки имеется свой спиральный гребень, образующий нижнюю часть ручья патронов. Полая ось крышки также имеет вырез под стопорную планку пружины.
Роликовый подаватель и стопорная планка устанавливаются на загнутых концах спиральной пружины с помощью заклепок. При вкладывании крышки в корпус стопорная планка входит в вырезы осей корпуса и крышки, соединяя эти части конструкции в общую сборку. Разборка конструкции осуществляется путем нажатия на стопорную планку при нахождении пружины в спущенном состоянии.
Материалом корпуса является полиарилат, материалом подавателя, планки, пружин и фиксатора – сталь. Корпус и крышка изготавливаются стандартным методом литья под давлением в пресс-форму. С целью последовательного раскручивания витков пластина пружины имеет переменную по длине толщину путем прокатки между валками переменного радиуса.
Толщина стенок корпуса и крышки ꟷ 2 мм. При емкости магазина в 200 патронов калибра 5,45х39 мм диаметр корпуса составит 200 мм, высота ꟷ 70 мм, диаметр осевого отверстия ꟷ 30 мм. Масса магазина в сборе ꟷ 600 г.
Малое число сборочных единиц тороидного магазина существенно упростит его армейскую эксплуатацию. Вес тороидного магазина, практически равный весу стальной ленты с рассыпным звеном (или вдвое меньший веса нейлоновой сумки с пластиковой лентой), позволит иметь в носимом боекомплекте пехотинца только снаряженные магазины.
