Текст
                    ЩШ ? -*■' 'Sfi^- " S*
%^. fey^
\
>
\ *
1 · ·
. ϋ*^
г- "Si
V
; ι ι
\
4
•4 ^4^
>·\
%
'T^kss
_- :
-
<φ
\ \ 1
: \
,- '
4>
iP '
4»-
1
ί
"\
.
r*
игхц
\~.
*\ i"**"
r
-'/
"!Я1
— " λ\ . Ί
ι и с
•;
^φ
Е^^%5^Ш
^^*
V lr


Φ. Κ. Бабак ОСНОВЫ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ Санкт-Петербург 2003
УДК 623.4 ББК 68.512 612 Охраняется Законом РФ об авторском праве. Воспроизведение всей книги или любой ее части запрещается без письменного разрешения издателя. Любые попытки нарушения закона будут преследоваться в судебном порядке. Подписано в печать с готовых диапозитивов 15.05.03. Формат 70χ100!/ΐ6· Бумага типографская. Печать офсетная. Усл. печ. л. 13,44. Тираж 5100 экз. Заказ 1212. Бабак Ф.К. Б12 Основы стрелкового оружия / Ф.К. Бабак. — СПб.: ООО «Издательство «Полигон», 2003. — 253, [3] с: ил. ISBN 5-89173-195-9 Книга написана на базе открытой литературы и рассчитана не только на профессионалов, а и па истинных любителей оружия, желающих уыубпгь своп знания Издание даст представление об основах стрелкового оружия: порохах, баллистике, боеприпасах и различных механизмах, обеспечивающих попадание пули в цель. Вес математические выкладки приведены в упрощенных варпашах. Для более глубокого изучения тех или ш\ь\х вопросов даны ссылки на литера гуру УДК 623.4 ■ ББК 68.512 © Φ К. Бабак. 2002 © ООО «Издательство «Полигон», 2003 11а\чпо-популярное издание Бабак Федор Кузьмич ОСНОВЫ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ Главный редактор //..//. Волковскии Редактор И В Петрова Технический редактор И. В. Буздалева Корректор В Д. Чапенко Компьютерная версткаЛ.Е. Голойа Компьютерная графика: А В. Аракчеев Общероссийский классификатор продукции ОК-005-93, том 2; 953004 — научная и производственная литература. ООО «Издательство «Полшон». 194044, С.-Петербург, Б. Сампсониевский пр., 38/40. Тел 320-74-24, тел/факс 320-74-23. E-mail: polygon@rol ru. Издание осуществлено при техническом содействии ООО «Издательство ACT». 368560. Республика Дагестан, Каякентский район, с. Новокаякент, ул. Новая, д. 20. Наши электронные адреса: WWW.ASTRU. E-mail: astpub@aha.ru. При участии ООО «Харвест». Лицензия Л В № 32 от 27.08.02. РБ, 220013, Минск, ул. Кульман, д. 1, корп. 3, эт. 4, к. 42. Республиканское унитарное предприятие «Издательство «Белорусский Дом печати». 220013, Минск, пр. Ф. Скорины, 79.
ОТ АВТОРА Оружие обладает магической притягательной силой для большинства мужчин. Стрелковое оружие — это машина, предназначенная для нанесения на расстоянии ущерба различной степени тяжести живому существу и технике. Стрелковое оружие имеет строгую четкую законченность линий. Недаром во все времена украшением наградного оружия занимались лучшие граверы. Стрелковое оружие в основном используется в экстремальных и тяжелых условиях. От него зависит жизнь человека, поэтому к любому образцу стрелкового оружия предъявляются чрезвычайно жесткие требования к конструкции, работе, надежности и живучести. Стрелковое оружие не утратило своего значения в ядерный век. Оно по-прежнему остается наиболее массовым индивидуальным оружием и непрерывно совершенствуется, являясь квинтэссенцией передовой технической мысли в области проектирования, конструирования, дизайна и производства. Каждая новая модель — это веха нашей истории, очередной рубеж, покоренный человеком.
ГЛАВА I РОЖДЕНИЕ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ 1. ЛОГИКА СОЗДАНИЯ ОРУЖИЯ Конструктор-оружейник — это творец, исследователь, человек ищущий, анализирующий и создающий новое, человек с особым творческим складом мышления. Его деятельность подчиняется логике научного поиска. Логика научного поиска в самом широком смысле слова может быть понята как совокупность основных закономерностей, определяющих направленность в механизме деятельности по получению нового результата. Структура научного поиска состоит из следующих компонентов: ♦ проблемная ситуация и ее осознание в форме общей постановки проблемы. Научный поиск, естественно, не может начинаться раньше того, как будет уяснено, что именно следует искать; ♦ анализ исходных данных. Исследуются факты и другие базисные положения, включая систему методов исследования объектов, приведших к познанию проблемной ситуации; ♦ на определенном этапе этого анализа возникает догадка, развивающаяся в новую руководящую идею, способную вывести познание на качественно новый уровень; ♦ конкретизация формирования исходной проблемы в свете новой идеи; выдвижение и оценка различных (нередко альтернативных) путей и способов решения проблемы; ♦ систематизация нового знания (выдвижение гипотез, построение теории). Момент творчества так или иначе пронизывает все этапы поиска, но его кульминационным пунктом, несомненно, является выдвижение новой руководящей идеи. К этим положениям мы еще вернемся в следующих главах. Процесс творческого мышления сугубо индивидуален и может отличаться соотношением таких элементов, как оригинальность мышления, всесторонний учет обстоятельств, обилие идей, гибкость подхода, способность к сосредоточению. Результатом технического творчества является создание определенной
Логика создания оружия 5 модели оружия. Тип и конструкция будут напрямую связаны с индивидуальными способностями конструктора. Выполняя одно и то же задание, различные конструкторы представят решения, отличающиеся функциональными свойствами, эксплуатационными качествами и внешним видом. В этих решениях будут отражены субъективные особенности конструкторов: умение проникать в сущность вещи, чувство меры, образованность, воображение, эстетический вкус, мастерство, опытность. В этом техническое творчество сродни искусству (не только науке). «Творчество конструкторов оружия я бы отнес к особому роду искусства. Ведь его нужно сделать одновременно мощным, надежным, ремонтоспособным, удобным, да и приятным в обращении, а значит, красивым. Могу сказать, что ему следует быть и строго рациональным, но такое не всегда сочетается с требованиями, которые я назвал» — так характеризует работу конструктора-оружейника И. Я. Стечкин. Изобретения, так же как и открытия, являются специфическим видом познания. Это высшая ступень технического творчества, содержанием которой является познание явлений, сил, процессов природы и самой деятельности с целью практического их использования. Существует два типа творческого мышления: интуитивный и логический. Оба они являются лишь крайними выражениями подхода к проблемным ситуациям. Общее в них то, что их базой являются ниже перечисленные качества творческой личности: ♦ наличие знаний, добытых путем обучения, накапливаемых и пополняемых в процессе работы; ♦ любознательность, неистощимая потребность узнать «как» и «почему»; ♦ наблюдательность, умение обнаруживать и внимательно исследовать особенности, не исключая аномалии, присущие проблеме; ♦ память, ассоциирование прошлых наблюдений и неиспользованных старых идей; ♦ интеллектуальная самостоятельность, позволяющая проникать в сущность явлений, объективно оценивать чужие мысли, избегать предвзятости или приверженности, стремиться к истине, независимо от влияния мнений авторитетов; ♦ прогрессивность, интерес к необычному, непримиримость к предрассудкам; ♦ воображение в сочетании с трезвой оценкой реальных возможностей; ♦ энтузиазм, вдохновляющий творчество; ♦ настойчивость в решении проблемы, вопреки трудностям и разочарованиям [38]. Это, так сказать, общий комплекс качеств, которыми должен обладать конструктор. Конструирование оружия вносит свои дополнения, связанные с его спецификой. Прежде всего нужно помнить, что стрелковое оружие является исключительно массовым видом вооружения. Поэтому при его конструировании весьма существенную роль играют экономические вопросы. Выпуск стрелкового оружия требует большого станочного парка, колоссального инструментального хозяйства и т. д. Требования возможной простоты, удобства и дешевизны производствен-
6 Рождение новой конструкции оружия ных операций весьма сильно ограничивают конструктора в его творческой работе. Условия эксплуатации боевого оружия еще больше усложняют разработку и совершенствование. Оружие должно работать при самых немыслимых обстоятельствах: ни загрязнение ответственных деталей механизмов, ни температурные условия, ни смачивание отдельных деталей, отсутствие ухода за ним не должны отражаться на его функционировании. Поэтому конструктор- оружейник должен иметь следующий комплекс знаний: ♦ знать специфические вопросы оружейного дела: в первую очередь используемые боеприпасы и пороха, внутреннюю и внешнюю баллистику, свойства материалов, применяемые в оружейной технике, термическую обработку металлов, случаи и результаты ее применения. ♦ изучать конструкции по возможности большего числа ранее осуществленных образцов, ибо их отдельные элементы неизбежно входят и во все последующие образцы оружия. Например: Борхардт позаимствовал способ запирания ствола своего пистолета у пулемета Максима. И. Скрылев позаимствовал способ запирания гладкоствольного ствола для своего пистолета у винтовки Снайдера. Рядовой русской армии полковой кузнец оружейно-ремонтной мастерской Рощеня в начале XX в. сконструировал первую из своих автоматических винтовок. Он применил свободный затвор, открывающийся с замедлением. Этот принцип использован в пулемете Шварцаозе и в винтовке Педерса. Вот что писал М. Т. Калашников [37]: «До сих пор помню, как протирал резинкой ватман до дырок, искал свое решение автоматики, крепления и отделения обоймы, размещения рукоятки перезаряжания. Тут-то мне и помог американский конструктор Гаранд. Его опыт, идею подачи патронов в приемное окно карабина и автоматического выбрасывания пустой обоймы после использования последнего патрона я, только в другой вариации, заложил в конструкцию». Е. Л. Хайдуров в своем стендовом пистолете использовал качающийся затвор от винтовки Пибоди—Мартини. Нужно помнить, что каждая новая конструкция является компоновкой и повторением предшествующих конструкций, хотя часто и совершенно на новой основе. Конструкторы изучают образцы своих предшественников и современников не только качественно, т. е., если есть возможность, собирая и разбирая, проводя отстрел в тире и на полигоне, но и количественно, производя обмер и взвешивание каждой детали. В КБ заводят целые альбомы с такими таблицами, по которым легко можно произвести соответствующий анализ и получить ответ на возникший вопрос. Конструктору необходимо: ♦ уметь учитывать особенности массового производства при проектировании новых образцов; ♦ изучать опыт войн, обладать достаточно развитым военным кругозором, знать условия применения и службы оружия в боевой обстановке; ♦ проявлять исключительное внимание к многочисленным, иногда мелким, но необходимым требованиям боевым, техническим и экономическим;
Алгоритм разработки модели оружия 7 ♦ знать и уметь использовать опыт других отраслей техники в приложении к анализу работы и конструкции различных механизмов. Из воспоминаний А. И. Судаева, конструктора знаменитого автомата ППС: «Если по-настоящему вооружить огромную Красную Армию автоматами, подумал я и попытаться сделать это на базе принятой ранее сложной и трудоемкой технологии, то какой же не- Все задачи конструирования могут быть сведены к следующим трем: ♦ придание существующим образцам оружия новых или дополнительных функций, либо новых качеств. Для примера можно привести переделки пистолета Макарова в служебный пистолет ИЖ-71 под патрон 9x17 мм; ♦ развитие конструкции с целью улучшения характеристики. Вернемся к пистолету Макарова. Когда был разработан усиленный патрон 9x18 ПММ, то к существующим образцам ПМ был изготовлен дульный тормоз активного типа, позволяющий использовать новые патроны; Разработка принципиально новой конструкции может вестись либо на основе тактико-технического задания, выданного заказчиком, либо в порядке личной инициативы, когда объявляется конкурс, либо в процессе появления достойной идеи, которую конструктор желает воплотить в металл. Все начинается с замысла. Замысел возникает не на голом месте. Он имеет имоверный парк станков надо загрузить, какую огромную массу людей надо поставить к этим станкам. Так я пришел к мысли о штампованной конструкции. Надо сказать пра&ду, даже знатоки оружейного производства не верили в возможность создания штампованного автомата... но я был убежден, что мысль моя правильная». Мы уж не будем говорить здесь о таких предметах, как сопромат и машиностроительное черчение. в своей основе все, что было сделано до этого, — удачное и неудачное, т. е. необходимо детальное знание материальной части существующих образцов, их положительные и отрицательные свойства. Именно в замысле сосредоточена мечта конструктора о наиболее совершенном удовлетворении требованиям. Замысел должен быть настолько четко сформулирован, чтобы перед нами предстал обобщенный технический образ будущего образца оружия. Пренебрежение накопленным опытом и поиск черес чур оригинальных и сложных решений приводит к вероятности ошибки и увеличению трудоемкости, может привести к курьезам. М. Т. Калашников [37] приводит следующий рассказ А. И. Судаева: «...ты, вот я смотрю, оригинальничать любишь, стараешься автоматику позако- выристее сделать. А знаешь, что случилось с Рукавишниковым, когда он отлаживал свой очередной образец... собрал образец, а разобрать его не смог. Газовой горелкой пришлось разрезать 2. АЛГОРИТМ РАЗРАБОТКИ МОДЕЛИ
8 Рождение новой конструкции оружия крышку ствольной коробки. Так лихо закрутил он конструкцию». Следует помнить, что сложное решение приходит первым, простое достигается большим и взыскательным трудом. От конструктора требуется большое мужество отказаться от сложного решения во имя ненайденного простого. Причины появления сложных решений: ♦ инертность мышления, приверженность однажды сложившимся представлениям; ♦ ложное понимание сущности престижа, затрудняющего признание неудачи; ♦ недостаток фактических знаний. Простота может быть достигнута за счет придания элементам конструкции многофункциональности, которая снижает количество деталей. Польза упрощения конструкции проявляется в уменьшении трудоемкости при серийном производстве. Сформулировав окончательно свою идею, следует приступить к составлению эскизных набросков основных узлов образца (например, устройство спускового механизма). Эти эскизные наброски являются лишь оформлением мысли конструктора по поводу главнейших деталей системы и не имеют никаких размеров. Однако при их составлении учитываются все технические требования к данному типу оружия. Оформив идею отдельных узлов, конструктор должен приступить к составлению рабочих схем основных механизмов и параллельно с ними общего (компоновочного) чертежа образца, так как отрыв разработки отдельного механизма от системы в целом приводит к невозможности взаимной увязки в единое целое разрозненных в процессе работы механизмов. Решая отдельные вопросы работы механизмов, нужно учитывать и другие требования. Например, решая вопрос о прочности, не следует забывать о весе, так как в противном случае будут неизбежны переделки. Наметив принципиальную схему механизма, следует ее продумать в отношении возможности упрощения механизма объединением деталей, с тем чтобы сократить их количество. На этом этапе ведутся отдельные расчеты: определение основных размеров и пр. Рабочие схемы механизмов вычерчиваются в крупном масштабе и служат для выяснения вопросов о размерах деталей каждого механизма, обеспечивающих возможность их работы, взаимного перемещения частей. Составление общего чертежа помогает одновременно и решению проблемы сборки и разборки — вопроса, имеющего чрезвычайно важное значение. Для пистолетов и револьверов она должна осуществляться без инструмента или при его минимуме. Может быть такая ситуация, что ряд операций, выполняемых механизмами, будет совпадать по времени частично или полностью. Поэтому при подробном расчете движений деталей первой задачей является тщательное определение взаимодействия. Для уяснения этого рекомендуется составлять диаграмму взаимодействия деталей и механизмов. Она делается следующим образом: по горизонтальной оси откладывают путь, принимаемый за основную деталь, движение которой происходит в течение всего цикла работы образца (напри-
Алгоритм разработки модели оружия 9 Диаграмма взаимодействия деталей и механизмов оружия мер шток в пулемете Дегтярева). Вертикальность делят на полосы, отводя полосу каждой операции всех входящих в цикл. Это помогает выбрать наивыгоднейшие условия, особенно если к этому времени будут и ориентировочные весовые данные подвижных частей. На основании этого подсчета и элементов движения: ♦ выявляются необходимые изменения в размерах деталей; ♦ уточняются длины рабочих ходов деталей и механизмов; ♦ подбираются наивыгоднейшие условия работы деталей и механизмов; ♦ выявляются отправные данные для расчетов прочности деталей. Конечным выражением замысла является чертеж. Оттого, насколько полно, точно и ясно будут отражены в чертеже идеи и факты, относящиеся к творческому процессу создания конструкции, зависит, насколько совершенной или, напротив, мучительно тяжелой процедурой будет организация ее производства. В способности увидеть за чертежами не просто статическую схему, но действующую модель, проявляется воображение — один из важнейших атрибутов конструкторского мастерства. Чертежи проекта должны сопровождаться соответствующими расчетами и выкладками. От момента зарождения замысла до того времени, когда все уляжется на бумагу, конструктору немало придется набить шишек. При проектировании оружия конструктор всегда идет на компромиссы между какими-то двумя противоположными требованиями. Например, чтобы оболочка пули гарантировала требуемую обтюрацию, необходимо создавать большую ширину нарезов, но чтобы пуля лучше врезалась, желательно иметь их поуже. Нужно уметь выбирать «золотую середину». Компромиссный способ выбора оптимального конструкторского решения ищут, эмпирически разрабатывая и сопоставляя рад вариантов. Каждый из вариантов обладает своими достоинствами и недостатками. Оптимальным может стать решение, синтезирующее эти находки, используя компромисс. При этом
10 Рождение новой конструкции оружия О Ь£ SO О δ so § ε I 3 о ъ> 3 so I-
Алгоритм разработки модели оружия 11
12 Рождение новой конструкции оружия нужно помнить, что предубеждения и приверженности, мешающие объективно оценивать факты и решения, как собственные, так и не принадлежащие нам, являются едва ли не главным препятствием на пути прогресса. После того как отработана принципиальная схема, устанавливающая функциональные связи между деталями, сделаны соответствующие чертежи деталей, начинается воплощение в металле. Тут-то и выявляются противоречия, заставляющие отработанные логически связи корректировать, вносить исправления и в принципиальную схему. Обнаруживаются еще и технологические недочеты во время компоновки. Следует целая череда переделок, которые конструктор должен стойко выдержать. «Создание конструкции и ее отработка — это полдела. Вторая половина — постановка на производство. Только здесь начинаешь по-настоящему Путь оружия от схемы, начерченной на ватмане, до образца, находящегося в руках солдата или офицера, растянут на годы. У нас, в отличие от Запада, разработка и производство оружия — прерогатива государства. В государственном масштабе система проектирования и изготовления новых образцов оружия состоит из следу- ющих-этапов. Центральное учреждение составляет тактико-технические требования (ТТТ) к оружию. В ТТТ обычно задается: для каких целей разрабатывается оружие, точнее, его категория: боевое, служебное, спортивное либо граждан- понимать слабые стороны в своей конструкции. За первый год в чертежах было сделано около 800 изменений: размеров и допусков, замены материала и даже изменение конструкции», — писал И. Я. Стечкин. Приведем примерный алгоритм хода разработки: ♦ выбор калибра оружия; ♦ выбор из существующих боеприпасов патрона (см. главу «Боеприпасы»); ♦ разработка кинематической схемы одного или нескольких вариантов оружия; ♦ расчет баллистико-весовых показателей; ♦ расчет ствола; ♦ деталировка: ♦ разработка формы; определение прочностных характеристик (на базе теории сопротивления материалов); выбор материалов. ♦ оформление чертежного хозяйства. ское (для самообороны); действенность стрельбы из данного оружия, дальность, настильность траектории, меткость, пробивная способность, скорострельность и т. д.; габариты и вес оружия; надежность (допустимое число отказов, осечек и т. д.); живучесть (предельное число выстрелов); боеприпас (калибр, под какой патрон разрабатывать оружие, берется патрон из выпускаемых или разрабатывается новый); емкость магазина и т. д. Вот здесь и проблема. ТТТ должны быть продуманы с технических, боевых и оперативных сторон. Им должна предшествовать колоссальная научно-стати- 3. ОТ СХЕМЫ ДО ОБРАЗЦА
От схемы до оружия 13 стическая работа. Хорошо, если этим занимаются грамотные люди, а не чинуши с погонами. Неправильное или ошибочное задание приводит к колоссальным затратам сил и средств на разработку, изготовление и внедрение. Наглядный пример — пистолеты Стеч- кина и Макарова. За неправильно выбранный маломощный патрон 9x18 мм расплачиваемся теперь ох какими потерями. Судорожно пытаемся закрыть брешь, поспешно вводить патрон типа 9x19 мм «Парабеллум». Выдача соответствующих тактико- технических заданий промышленности, проектно-конструкторским бюро и отдельным конструкторам и изобретателям. Детальное изучение конструктором тактико-технического задания. Эту работу ему облегчает глубокое знание существующих образцов стрелкового оружия. Всякое новое оружие представляется как технически более совершенное старое, и, следовательно, при его конструировании необходимо учесть все, что есть лучшего в существующих образцах. Работа по конструированию системы начинается с составления простейших эскизов, по которым в дальнейшем составляются первые чертежи взаимодействия оружия, поперечные и продольные разрезы. Изготовление опытного образца. Отладка изготовленных деталей при сборке. Испытание опытного образца и его отладка. Наиболее типичные задержки: неплотное запирание затвором патронника ствола в момент выстрела; поломка выбрасывателя или срыв зацепа выбрасывателя со шляпки гильзы; неудовлетворительная подача (заклинивание патрона, утыкание его в передний обрез ствола и др.); поломка пружин как следствие неточного подбора их или неправильная термическая обработка. Утверждение опытного образца. Составление третьей серии чертежей отдельных деталей системы на основании обмеров опытных образцов. Спаривание чертежей, назначение зазоров и допусков. Изготовление по этим чертежам образцовых экземпляров (3—5 шт.). Испытание образцовых экземпляров стрельбой и внесение соответствующих исправлений. Изготовление пробной партии (15— 20 шт.) для проверки построительных чертежей и таблиц, сорта металла и термической обработки. Испытание первой пробной партии оружия стрельбой и внесение соответствующих коррективов. Изготовление второй пробной партии (100—200 шт.) для проверки правильности проектирования приспособлений, инструмента и лекал. После этого следуют всесторонние заводские испытания (конструктивно- лабораторные); полигонные (тактико- технические); войсковые (тактические). Утверждение рабочих чертежей и технических условий для установки валового производства оружия. Кроме этого, особая комиссия из представителей заинтересованных учреждений производит окончательное и всестороннее испытание нового образца, и, только выдержав все испытания, образец представляется на утверждение и внедрение его на вооружение армии. Приведем информацию о том, как проводятся испытания стрельбой, ибо
14 Рождение новой конструкции оружия только стрельба может выявить окончательную пригодность оружия. Испытания стрельбой включают: ♦ проверку прочности оружия усиленными патронами; ♦ проверку боя: на правильность, т. е. на положение средней точки попадания (проверка правильности пристрелки боя); и на кучность (на величину рассеивания выстрелов); ♦ проверку на правильность функционирования механизмов (стрельба на безотказность работы механизмов); ♦ проверку на взаимозаменяемость частей; ♦ проверку на живучесть деталей при испытании большим числом выстрелов. Существуют еще проверки на загрязнение, удар и т, п. Мы их рассматривать не будем. Имя нашего знаменитого конструктора-оружейника, разработчика всевозможных видов стрелкового оружия, начиная от пистолетов и заканчивая различными пулеметами, Михаила Тимофеевича Калашникова хорошо известно во всем мире. Михаил Тимофеевич Калашников родился в 1919 г. в с. Курья, Курьин- ского района, ныне Алтайского края, в семье крестьянина. В 1926 г. поступил в школу-десятилетку. Преследуемый местными органами власти за хранение найденного им револьвера времен Гражданской войны, он вынужден был переехать в Алма-Ату, где рабо- Труд конструктора-оружейника неблагодарен по своей природе, ведь образцы оружия находятся на вооружении десятки лет, а жесткие условия конкурсных испытаний выявляют только самую жизнестойкую, перспективную конструкцию, остальные пополняют коллекции музеев. Уровень отработки современных образцов настолько высок, что требует громадных интеллектуальных усилий целых коллективов конструкторов, технологов, высококлассных слесарей, наличие уникальной производственной базы. Для конструктора-оружейника кроме гениальности и таланта, даже тогда, когда его детище пройдет все испытания, важно, чтобы оно родилось вовремя, т. е. на него был спрос. Только спросу обязан своим появлением «Парабеллум», «Вальтер» Р-38, Стечкин и др. тал техническим секретарем одного из отделений Туркестано-Сибирской железной дороги. Осенью 1938 г. был призван в армию и направлен в школу механиков-водителей танков. Здесь им был разработан прибор для учета моторесурса танка, и в конце 1939 г. Калашников направляется в Ленинград для изготовления таких приборов. - С первых дней Великой Отечественной войны Калашников участвует в боях в качестве командира танка. В октябре 1941 г. в бою под Брянском старший сержант Калашников был тяжело ранен и эвакуирован для лече- 4. М. Т. КАЛАШНИКОВ О РАБОТЕ КОНСТРУКТОРА-ОРУЖЕЙНИКА
Μ Τ. Калашников о работе конструктора-оружейника 15 ния в глубокий тыл. Получив после выписки из госпиталя шестимесячный отпуск по состоянию здоровья, выехал в Алма-Ату, где приступил к проектированию автоматического оружия. Выдающийся успех, достигнутый Калашниковым в созданном им автомате, принятом на вооружение под наименованием «7,62-мм автомат Калашникова» (АК), выдвинул его в число ведущих конструкторов в области стрелкового оружия. В дальнейшем Калашников с руководимым им коллективом разработал на базе автомата различные образцы унифицированного стрелкового оружия для пехоты и танковых войск. За достигнутые успехи в укреплении обороны ему дважды присваивали звание Героя Социалистического Труда. Он лауреат Ленинской и Государственных премий, награжден тремя орденами Ленина, орденами Октябрьской Революции, Красного Знамени, «Дружбы народов», Красной Звезды и «За заслуги перед Отечеством» 2-й степени. Ему присвоено воинское звание генерал-майора запаса. В числе первых Калашников получил высший орден России орден Андрея Первозванного. Лучше всего и достовернее о том, что должен знать разработчик стрелкового оружия и как ему приходится работать, чем Калашников, сказать трудно. Поэтому приведем тезисы-выписки из книги М. Т. Калашникова [32]. «С самого начала я поставил перед собой цель, чтобы новое автоматическое оружие было предельно простым и несложным в производстве». «Есть еще требования, которые конструктор должен предъявить сам к себе: насколько он улучшит удобство оружия в эксплуатации, максимально упростит устройство, повысит надежность образца в работе, насколько отойдет в проектировании от стандартных решений». «Разборка и сборка должна быть легкой и без применения инструмента». «Стрелковое оружие имеет свои особенности в эксплуатации. Одна из них состоит в том, что его приходится часто разбирать и собирать. Потому-то так важно, чтобы детали сами просились на свое место, чтобы солдат не ломал голову, откуда та или иная из них или куда, к примеру, поставить пружину. Он все должен делать даже с закрытыми глазами, на ощупь, стрелять без единой задержки». «Нельзя делать поспешных выводов, относиться легкомысленно, с пренебрежением к любой мелочи, пока не убедишься, что образец надежно действует в руках каждого, кто берет его в ходе проверки». «Каждый лишний шлиц, паз, соединение неизбежно ведут к усложнению в эксплуатации оружия. Оно любит простоту, конечно, до известного предела». «Оригинальность в конструкции не должна заслонять основные требования, предъявляемые к тому или иному типу оружия». «Будучи в зените конструкторской славы, В. А. Дегтярев и С. Г. Симонов никогда не допускали небрежности в работе, тщательно взвешивали каждое замечание по уже отработанным системам, неважно, от кого они исходили — от солдата или испытателя оружия, от генерала или ведущего специалиста. Такой подход стал законом их деятельности в области технического
16 Рождение новой конструкции оружия творчества. И тут у них было чему учиться». «Конструктор, который пренебрегает мнением испытателей, не учится у них профессиональному мастерству, не сможет правильно и оперативно решать сложные задачи по проектированию и совершенствованию оружия». «Без назначения в помощь знающих дело конструкторов и опытных рабочих, без которых главный конструктор образца, будь он хоть семи пядей во лбу, не сумеет по-настоящему отработать свое изделие». «Мой принцип такой: перед тем как приниматься за любое дело в конструировании, следует внимательно изучить и учесть опыт своих предшественников». (Выделено мною. — Авт.). «У нас в КБ есть, можно сказать, постоянно действующая выставка. Мы ее называем коллекцией оружия наших и зарубежных образцов. Конструкторская работа заставляет нас быть в кур- ' се всего, что делалось и делается в этой отрасли за границей». «Как можно больше читать, изучать все, что касается конструирования оружия, научиться хорошо разбираться». К этому тезису добавлю еще высказывание двух известных наших конструкторов — разработчиков оружия: «Разобрать-собрать каждый образец. Почувствовать руками и глазами конструкцию в металле — и ты многое поймешь, еще лучше и легче будешь доводить свой образец» (С. Г. Симонов). «Все хорошее, что уже создано, нужно использовать, внеся только необходимые изменения, продиктованные новыми требованиями» (Е. Л. Хайду ров). А дальше опять М. Т. Калашников: «Без организованности, четкости, собранности, сосредоточенности в работе успеха не бывает». «Творчество не прощает конструктору разбросанности». «Я пытался одновременно разрабатывать два разных образца — пистолет- пулемет и ручной пулемет. Из этой затеи ничего хорошего не вышло. Конечно, конструктор, как, впрочем, и каждый творческий человек, может и, считаю, даже обязан иметь разные интересы, но в нем должна быть, вне всякого сомнения, и жесткая центростремительная сила, направленная на достижение основной цели. В противном случае он может не состоятся как творец. По молодости мы нередко сиюминутные увлечения принимали за успехи, за взлет творческой мысли, за интересную находку. И ошибались». «Для разработчика конструкций необходимо сосредоточение усилий, говоря военным языком, на направлении главного удара». «Сомнения и надежды. Без них конструктору ничего не создать. Но сомневаясь, обязательно нужно верить в лучший исход. Конечно, если хорошо поработал над образцом». «Сложные решения приходят раньше, чем простые, простое достигается напряженным творческим мышлением». «Не бояться признавать свои ошибки, быть предельно самокритичным в оценке результатов своего труда». «Каждый конструктор должен обязательно раскрыться, как творческая личность. Естественно, необходимы соответствующие условия. Назову несколько, на мой взгляд, наиболее важных:
Μ Τ. Калашников о работе конструктора-оружейника 17 ♦ у конструктора должно быть право выбора цели. ♦ его творческая дерзость может проявиться только в его самостоятельном решении, в котором заложен качественный прорыв вперед. ♦ конструктор обязан «делать» себя сам. Чтобы раскрыться, ему необходимы надежная материальная база и накопленный предшественниками опыт». «Во всех областях, как и в конструировании оружия, творцами новых идей являются люди. За каждым из них — человек, со своей мечтой, способностями, трудностями, сомнениями. В большинстве случаев не ради личной выгоды конструктор идет на лишения и нередко отказывается от всего, что для других становится главным в жизни. Одержимый реальным воплощением идей в практику, конструктор выбирает неустанное мыслительное созидательное состояние непрерывного поступательного движения от одной конструкции к другой. Эта работа — словно дыхание, наполняющее человека живительной силой». «Конструктор всегда работает в условиях альтернатив в ходе проектирования и разработки оружия. Конечно, случаются и озарения, когда первый вариант оказывается единственно верным. Но это исключение из правил. Выход на качественно новый уровень в разработке конструкций обеспечивают все-таки альтернативные решения. Они требуют от конструктора решительности, точности, я бы сказал, гибкости в выборе наиболее оптимального и целесообразного варианта». «Должен сказать, что для конструктора вообще, а для конструктора-оружейника в частности очень большое значение имеет его способность вовремя уловить в ходе испытаний, чем берет верх конструкция конкурента. Но уловить и сделать выводы — еще пол-дела. Гораздо важнее другое: оперативно среагировать действием, проявить гибкость мышления. Конструкторская мысль должна работать в динамике, в развитии. Медлительность в таких случаях равна проигрышу в соревновании». «Творчество есть приближение к тому, что даже трудно сформулировать. Занимаясь творчеством, конструированием, ты будто греешься у огня, который сам сумел развести и пригласил к нему других насладиться его теплом. Часто трудно, очень трудно бывает войти в работу, Но когда входишь, выйти из нее становится невозможно. Она превращается в величайшее наслаждение и радость. Дивное это состояние души, которое, считаю, очень нелегко передать кому-либо. Нелегко, потому что оно сугубо индивидуально».
Бездымные пороха 19 вызова взрыва других взрывчатых веществ. К ним относятся гремучая ртуть, азид свинца и стифнат свинца. Дробящие взрывчатые вещества взрываются, как правило, под действием детонации инициирующих взрывчатых веществ и при взрыве производят дробление окружающих предметов. Например, тротил, пироксилин, нитроглицерин. Пиротехнические составы представляют собой смеси горючих веществ (магния, фосфора, алюминия и др.), окислителей (хлоритов, пикратов, нит- Дымные пороха представляют собой механическую смесь селитры, серы и древесного угля, применяются для снаряжения запалов к ручным гранатам, дистанционных трубок взрывателей, изготовления огнепроводных шнуров и других, а также для охоты. Свойства дымных порохов рассмотрим на примере охотничьего дымного пороха. Дымный порох — смесь 75 % калиевой селитры, 15% угля и 10% серы — имеет черный или слегка коричневый вид зерен с блестящей поверхностью, поэтому его называют еще «черным». Среднее давление пороховых газов в патроннике — не более 500 кгс/см2, а максимальное — не более 600 кгс/см2. Достоинства: ♦ в герметически закрытом сосуде сохраняет свои свойства при долголетнем хранении; ратов и др.) и цементатов (шеллака, канифоли, гуммирабика и др.). Они применяются для снаряжения осветительных и сигнальных патронов, трассирующих и зажигательных пуль (снарядов) и т. п. Метательные взрывчатые позволяют использовать их для метания пуль, мин, снарядов. Основными представителями этого класса взрывчатых веществ являются дымные и бездымные пороха. ♦ легко воспламеняется от относительно слабых капсулей-воспламе- нителей; ♦ имеет слабую реакцию на изменение плотности заряжания; ♦ мало восприимчив к колебанию внешней температуры; ♦ его газы слабо воздействуют на ствол. Недостатки: ♦ очень чувствителен к огню; ♦ при увлажнении 7 % теряет способность к воспламенению, а после сушки оказывается негодным к употреблению; ♦ дает громкий звук при выстреле и сильную отдачу; ♦ твердые остатки составляют 56—58 % от заряда, образуют густое облако; ♦ при выстреле выделяет относительно немного тепла (700—770 ккал/ кг), развивает низкую температуру (2200—2300 °С) и образует мало газов (260—280 л/кг); ♦ дает сильный нагар. 2. ДЫМНЫЕ ПОРОХА
ГЛАВА II ПОРОХА Основу любого огнестрельного оружия составляет боеприпас и ствол, а в основе боеприпаса лежит метательное вещество и снаряд. В качестве метательного вещества в настоящее время в стрелковом оружии снарядов и разрыва снарядов. К взрывчатым веществам относятся такие механические смеси и химические соединения, которые могут под влиянием внешних воздействий чрезвычайно быстро превращаться из твердого состояния в большое количество нагретых газов, способных производить либо метание либо разрушение. Процесс перехода из одного состояния в другое может происходить либо в форме горения, либо взрыва (детонации). Горение - - это процесс, который протекает со скоростью нескольких метров в секунду. Например, горение пороха при выстреле, его скорость горения прямо про- выступают пороха — дымный и бездымный. Дымные пороха используются крайне редко. Состав порохов и их форму разрабатывают химики. Форма сна- рада (пули), ствола и вес оружия рассчитываются по законам баллистики. порциональна давлению. Взрыв (детонация) — это когда процесс протекает со скоростью нескольких сотен и даже тысяч метров в секунду и сопровождается повышением давления газов. Примером может служить тротил, скорость детонации которого доходит до 6900 м/с. По практическому применению взрывчатые вещества делятся на инициирующие; дробящие; метательные; пиротехнические составы. Инициирующие взрывчатые вещества взрываются от теплового или механического воздействия. Они применяются для снаряжения капсулей-воспла- менителей и капсулей-детонаторов для 1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВАХ Взрывчатые вещества используются как источник энергии для метания пуль,
20 Пороха 3. БЕЗДЫМНЫЕ ПОРОХА Среди многочисленных взрывчатых и бризантных веществ бездымный порох имеет сравнительно простое химическое строение. В обиходе бездымные пороха делят на пироксилиновые и нитроглицериновые. Химики их называют коллоидными порохами и делят их в зависимости от характера растворителя на: ♦ пороха на летучем растворителе; ♦ пороха на трудно летучем растворителе. Бездымные пороха применяются в качестве боевых зарядов огнестрельного оружия: пироксилиновые пороха — главным образом в патронах стрелкового оружия, нитроглицериновые, как более мощные, — в минах и снарядах. Пироксилин получается в результате обработки клетчатки (древесины, ваты, льна, пеньки и т. п.) смесью азотной и серной кислот, а нитроглицерин — путем обработки глицерина азотной и серной кислотами. Нитроглицериновый порох изготавливается из смеси пироксилина и нитроглицерина. Нас больше интересует пироксилиновый порох, как основа боеприпасов для стрелкового оружия. Пироксилин, как уже отмечалось, относится к бризантным взрывчатым Формы зерен бездымного пороха: а — пластинки; б — лента; в — трубка; г — цилиндр с семью каналами веществам, которые характеризуются очень большой скоростью разложения и разрушительным, дробящим действием газообразных продуктов. Для уменьшения бризантности и превращения в порох пироксилин обрабатывают растворителями. Пироксилин под действием растворителя набухает и частично растворяется. Его волокнистое строение при этом в какой-то степени нарушается, и он превращается в тестообразную пластичную массу, способную принять требуемую форму, что представляет особую ценность. При удалении летучего растворителя масса становится твердой роговидной, она медленно сгорает концентрическими параллельными слоями. То, что горение пороха происходит параллельными слоями, подтверждается опытами, а также и тем, что иногда при стрельбе коллоидными порохами из канала ствола орудия выбрасываются несгоревшие зерна, сохранившие первоначальную форму. Исходя из положения, что пороховое зерно горит параллельными слоями, можно определить зависимость сгоревшей массы пороха от скорости горения, от поверхности горения и от плотности пороха. Допустим, что первоначальные размеры зерна прямоугольной призматической формы равны я, й, с; после промежутка времени горения t, при условии, что зерно горит концентрическими слоями, размеры его уменьшились на 2еу где е — толщина сгоревшего слоя за время I Если первоначальный объем зерна равнялся ω0 = abc,
Бездымные пороха 21 то к концу горения времени t объем зерна будет равен щ = (а - 2е) (Ь - 2е) (с - 2е). Следовательно, за промежуток времени t сгорит следующий объем вещества ω2 = аЪс -(а- 2е) (Ъ - 2ё) (с - 2е). После преобразования имеем ω2 = (2ab + 2ac + 2bc) e - - (4α + АЬ + Ас) е2 + е2. При горении пороха за короткий промежуток времени t и при незначительной скорости горения толщина сгоревшего слоя е будет незначительна, поэтому вторым и третьим членами в последнем выражении можем пренебречь; тогда объем сгоревшего пороха будет равен ω2 = (2ab+2bc+2ac) e. Так как вес тела пропорционален его объему и удельному весу вещества, то весовое количество сгоревшего пороха, которое обозначим ψ, будет равно ψ = (2ab + 2bc + 2ас) βδ, где δ — удельный вес пороха. Выражение (lab + 2bc + lac) представляет поверхность зерна пороха. Примем промежуток времени горения, равным единице: t = 1, тогда толщина сгоревшего слоя пороха е будет равна численно скорости горения. Можно сделать вывод, что весовое количество сгоревшего пороха за определенный промежуток времени пропорционально поверхности зерна, скорости горения и удельному весу пороха. На основании этого заключения, пользуясь которым можно изменять характер давления в канале ствола, отметим следующее. В процессе горения пороха газообразование может быть увеличено или за счет последовательного увеличения скорости горения пороха, или за счет последовательного увеличения поверхности горения пороха, или за счет последовательного увеличения и скорости и поверхности горения пороха совместно. Формы зерен пороха Увеличение поверхности горения пороховых зерен можно получить за счет соответствующей формы и размеров пороховых зерен. Зерна бездымного пороха могут иметь форму шара, куба, пластинки, цилиндра, кольца, одноканальной или многоканальной трубки, многоканального куба или цилиндра. Очевидно, что при разной форме зерна по мере его сгорания поверхность будет изменяться в различной степени. Разберем некоторые формы пороховых зерен. При шаровой форме зерна поверхность горения резко уменьшается, а следовательно, и образование газов в начале горения происходит значительно быстрее, чем к концу горения, следовательно, такая форма зерна приведет к резкому возрастанию давления газов в начале выстрела, т. е. к увеличению максимального давления. Кубическая форма порохового зерна. Рассмотрим пример. Допустим, что длина ребра а равна 1. Скорость горения такова, что разложение зерна проникает на глубину 0,1 мм в единицу времени.
22 Пороха Пороховые зерна кубической и призматической формы Первоначальный объем порохового зерна равен ш0 = аъ = I3 = 1 мм3, к концу первой единицы времени горения объем будет равен со, = (а - 0,2)3 = 0,83 = 0,512 мм3, следовательно, за первую единицу сгорает следующий объем ω0 -ωι =0,488 мм3, который составляет 48,8 % от первоначального объема зерна. За вторую единицу времени горения процент сгоревшего вещества определим из формулы, которая составлена на основании предыдущего рассуждения: (α-0,2)3-(α-0,4)3 100 = 0,512-0,216 1 100 = 29,60%. В течение третьей единицы времени сгорит (α-0,4)3-(α-0,6)3 •100 = 0,216-0,064 1 100 = 15,20%. В течение четвертой единицы времени сгорит (α-0,6)3-(α-0,8)3 -100 = ·100 = 5,ι _ 0,064-0,008 1 и в течение пятой единицы времени сгорит (а-0,8)3 а 0,008 1 •100 = •100 = 0,80%. Из примера видно, что порох кубической формы дает резкое уменьшение поверхности горения, так как за первую единицу времени сгорело 48,8 %, а за последнюю — 0,8 %. Цилиндрическая форма порохового зерна Рассмотрим пример: диаметр цилиндра d = l мм, длина цилиндра Η = 20 мм, скорость горения — 0,1 мм в единицу времени, т. е. в течение единицы времени все линейные размеры уменьшатся на 0,2 мм. Первоначальный объем цилиндра равен: ω0 = Нпг2 = 20 χ 3,14 χ 0,25 = 15,7 мм3. За первую единицу времени длина цилиндра уменьшится на 0,2 мм, а радиус на 0,1 мм. Тогда Их = 19,8 мм гх = 0,4 мм ω! = Нщ2= 19,8 χ 3,14 χ 0,16 = 9,95 мм3 ш И = 20 Пороховое зерно цилиндрической формы
Бездымные пороха 23 Сгоревший объем равен Шо - ω, = 15,7 - 9,95 = 5,75 мм3. В процентах 5,75 15,7 •100 = 36,6%. В течение второй единицы сгорит Н1г12-И2г2\юо = Нг1 3,168-1,764 •100 = 28,1%. В течение третьей единицы времени сгорит Д2г22-Я3^з2.100 = Нг1 = 1-764-0,776 5 В течение четвертой единицы времени сгорит НЪГЪ ~Н4Г4 Нг1 0,776-0,192 100 = 100 = 11,7* В течение пятой единицы времени сгорит н*г* '"* ·ιοο= Нг2 Цилиндрическая форма зерна имеет некоторые преимущества сравнительно с кубической, потому что уменьшение поверхности горения происходит несколько медленнее. Проводя подобные расчеты для ленточной и трубчатой форм порохового зерна), можем составить табл. 2.1. Результаты более широких расчетов приведены в табл. 2.2. Из таблиц видно, что худшие результаты дает порох кубической формы, так как поверхность горения зерна в тече- X.Z. а - /1 Г! с =30 Пороховое зерно ленточной формы нш H = L Пороховое зерно трубчатой формы Таблица 2.1 Время горения пороховых зерен в зависимости от их форм Время горения пороховых зерен разных форм Кубическая Цилиндрическая Ленточная Трубчатая Сферическая 1 48,8 36,6 28,5 24 20,4 2 29,6 28,1 24,2 22 20,2 3 15,2 19,8 19,9 20 20 4 5,6 11,7 15,8 18 19,8 5 0,8 3,8 11,7 16 * 19,6 Средний процент уменьшения 12 8,2 4,3 2 0,2
24 Пороха Таблица 2.2 Влияние формы порохового элемента на процесс горения Формы 1 элемента Шар Куб Прут Пластинка Лента Кольцо Трубки Размеры порохового элемента 7*0)' 6 1x1x1 пХпХп 4x1x1 100x1x1 4x4x1 10x10x1 100x4x1 100x10x1 л а + 2 а а 100 ^±1 а Отношение наружной поверхности к объему 6,00 6,00 лх6,00 4,50 4,02 3,00 2,40 2,52 2,22 2,50 2,20 2,02 Отношение наружных поверхностей в конце и начале горения 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,38 0,68 0,59 0,80 0,60 0,82 0,98 ние времени горения резко уменьшается и т. д. То, что порох горит параллельными слоями, позволяет за счет изменения толщины горящего слоя регулировать время сгорания порохового зерна. Пороховому зерну придают такую форму, при которой толщина пороховых зерен относительно других размеров очень мала. Путем изменения геометрической формы порохового зерна и химического состава пороха регулируют количество газову образующихся в единицу времени. Поверхности горения пороха Одним из наиболее действенных способов регулирования скорости газообразования при выстреле является развитие поверхности порохового зерна, обусловливающее изменение ее во время горения, так как количество газов, которые образуются в единицу времени при горении зерен пороха, пропорционально их горящей поверхности. Чем меньше изменяется отношение наружной поверхности к объему при выстреле, тем равномернее происходит сгорание к концу. Чем быстрее падает это отношение, тем больше различие в образовании газов в начале и конце горения. В процессе горения пороха одного и того же состава в зависимости от его формы горящей поверхности, а следовательно, и количества газов, образующихся в единицу времени, могут уменьшаться, оставаться постоянными или увеличиваться. Поэтому пороха разделяются на пороха с дегрессивной
Бездымные пороха 25 поверхностью горения; пороха с постоянной поверхностью горения; пороха с прогрессивной поверхностью горения. Пороха, поверхность зерен которых уменьшается по мере их сгорания, называются порохами с дегрессивной поверхностью горения {регрессивной формы). Математически это можно выразить S где S — поверхность пороха в конце горения; S0 — поверхность пороха в начальный период горения. S Отношение с называется харак- 43 о теристикой геометрической прогрессивности, или прогрессивностью формы. Наиболее дегрессивными являются шаровая, кубическая и цилиндрическая (при высоте цилиндра, равной его диаметру) формы. Эти формы пороховых зерен дают наиболее резкое убывание поверхности зерна, и в конце горения поверхность их равна нулю (см. также табл.2.2). Менее дегрессивной является ленточная форма порохов. Чем больше длина и ширина по сравнению с ее толщиной, тем менее резко изменяется поверхность ленты при горении. Малая растянутость лент для стрелкового оружия диктуется условиями заряжания и массового снаряжения на заводах, а также специфической для стрелкового оружия формой гильзы (большая бутылочность). Частным случаем ленточного пороха является применяемый для зарядов стрелкового оружия пластинчатый порох. Дегрессивные (а—в) и прогрессивные (г—ж) пороха Каждое из зерен пластинчатого пороха горит параллельными слоями по всей поверхности, т. е. зерна пластинчатого пороха по мере сгорания становятся все тоньше и тоньше, пока горящие поверхности не встретятся; одновременно несколько уменьшается и ширина зерна. Кольцевая форма при определенных условиях считается равноценной ленточной. Из всей этой группы порохов самыми выгодными считаются ленточные и пластинчатые. Пороха, поверхность зерен которых при горении остается постоянной, называются порохами с постоянной поверхностью горения. S Для них — = 1. Примером может служить трубка с одним каналом или цилиндр с одним каналом. Зерна такого пороха горят одновременно и внутри и с внешней поверхности. Уменьшение наружной поверхности горения возмещается увеличением внутренней поверхности, так что общая горящая поверхность остается постоянной на время горения, если не принимать во внимание горение трубки с концов. Попробуем убедиться в этом. Возьмем трубку с наружным радиусом У?,
26 Пороха Схема горения трубчатого пороха внутренним г, длиной / и предположим, что она с торцов не горит. Тогда S0=2nRl + Inrl = 2nl(R + г). Если через некоторое время порох снаружи и изнутри сгорит на одну и ту же толщину еу то новая поверхность при той же длине трубки будет S= 2n(R -e)l+2n(r+e)l = = 2π/(Λ - e + г + е) - 2nl(R + г). Если обратимся к табл.2.1, то увидим, что трубчатый порох выбранных размеров в течение каждой единицы времени горения уменьшает поверхность горения на 2 %, а порох с длиной в 10 раз большей уменьшает поверхность горения только 0,2 %, поэтому можно принять, что поверхность горения длинного трубчатого пороха в процессе горения остается почти неизменной. Однако чтобы пороха при сгорании в канале ствола давали наименьшее максимальное давление, необходимо, чтобы они в процессе сгорания в каждую единицу времени выделяли всевозрастающее количество газообразных продуктов. Пороха, поверхность горения которых по мере их сгорания увеличивается, называются порохами с прогрессивной поверхностью горения или прогрессивной формы. S Для них "7~>1. т-г ° Прогрессивность горения достигается двумя путями: ♦ приданием пороху такой формы, которая при сгорании его увеличивает горящую поверхность; ♦ приданием пороху таких свойств, которые замедляли бы скорость горения в начале и увеличивали в конце. Прогрессивность горящей поверхности достигается увеличением числа каналов. Так, если мы рассмотрим 7-каналь- ный американский порох, то в нем центральный канал компенсирует убывание наружной поверхности, а остальные 6 каналов, расположенные по окружности в углах правильного шестиугольника, дают приращения поверхности горения. Относительно этих порохов отметим следующее: ♦ прогрессивно они горят до встречи их поверхностей, дальше наступает их Схемы горения прогрессивных порохов: а — американского семиканального; б — фигурчатого; в — пороха Киснемского
Бездымные пороха 27 распад и они горят дегрессивно. Так, S для 7-канального пороха — =1,38; ♦ прогрессивно сгорает только 85 %, а 15 % горит дегрессивно; ♦ квадратные каналы горят по окружности. Прогрессивное горение пороха может быть достигнуто введением в наружные слои одноканального порохового зерна флегматизаторов. В бездымные йороха могут добавляться стабилизаторы — для предохранения от химического разложения при длительном хранении; флегматизато- ры — для замедления скорости горения внешней поверхности зерен пороха; графит — для достижения сыпучести и устранения слипания зерен. Изменение количества газов, образующихся при горении пороха в единицу времени, оказывает влияние на изменение давления газов и скорость движения пули по каналу ствола. Поэтому для каждого вида патронов и оружия подбирается пороховой заряд определенного состава, формы и веса. В зарядах стрелкового оружия применяют мелкозернистые высокоазотные пироксилиновые пороха. Такие пороха имеют высокую гравиметрическую плотность и допускают плотность заряжания 0,85—0,95 кг/дм3.
ГЛАВА III БАЛЛИСТИКА Баллистика — военно-техническая наука, основывающаяся на комплексе физико-математических дисциплин, рассматривающая движение артиллерийских снарядов, пуль, мин и т. п. Основная задача внутренней баллистики заключается в определении давления пороховых газов и скорости движения пули в различных точках канала ствола, которые необходимы для расчета параметров ствола, веса пули и величины порохового заряда, чтобы получить требуемые результаты при выстреле. Понятие выстрела Выстрелом называется выбрасывание пули из канала ствола оружия энергией пороховых газов. Процесс выстрела заключается в следующем. Ударник, получив энергию от курка или непосредственно от бое- Процессы, протекающие внутри канала ствола при выстреле, изучает внутренняя баллистика. Внешняя баллистика занимается процессами, которые протекают от момента вылета пули из канала ствола до момента ее встречи с целью. вой пружины, ударяет бойком по капсюлю-воспламенителю патрона и сжимает ударный состав между колпачком капсюля-воспламенителя и наковальной гильзы. От удара бойка взрывается ударный состав капсуля-воспламените- ля и возникает пламя, которое через затравочные отверстия в дне гильзы проникает к пороховому заряду и воспламеняет его. Сгорая, пороховой заряд образует большое количество сильно нагретых газов, которые создают в канале ствола высокое давление на стенки ствола, стенки и дно гильзы и дно пули. При сгорании пороха объем газов примерно в 900 раз превышает объем порохового заряда. Увеличение объема пороховых газов повышает давление. 1. ВНУТРЕННЯЯ БАЛЛИСТИКА
Внутренняя баллистика & Под давлением пороховых газов на дно пуля сдвигается с места и врезается в нарезы канала ствола; вращаясь по ним, продвигается по каналу ствола с непрерывно возрастающей скоростью и выбрасывается наружу по направлению оси канала ствола. Одновременно возникает противоположная сила от давления пороховых газов на дно гильзы, которая вызывает движение оружия назад. Эта сила называется силой отдачи. В неавтоматическом оружии эта сила гасится рукой или плечом стрелка. В автоматическом оружии часть этой силы используется для работы автоматики. От давления газов на стенки гильзы и ствола происходит растяжение (упругая деформация), и гильза, плотно прижимаясь к стенкам патронника, препятствует прорыву пороховых газов в сторону затвора, т. е. создается полная обтюрация газов. Одновременно возникает колебательное движение (вибрация) ствола и происходит его нагревание. Раскаленные газы, истекающие из канала ствола вслед за пулей, мгновенно расширяются и при встрече с воздухом порождают пламя и ударную волну, которая является источником звука при выстреле. На основании всего вышесказанного можно заключить, что стрелковое оружие с физической точки зрения представляет собой термодинамическую машину, в которой химическая энергия порохового заряда преобразуется в тепловую энергию пороховых газов, а затем в кинетическую энергию системы «пуля — оружие». Превращение происходит за весьма короткий промежуток времени (1—10 мс) и сопровождается высокой температурой (до 3000 °С) и давлением (до 3000 кг/см2 и более) пороховых газов. Кривые давления и скорости Если взять прямоугольную систему координат и вдоль оси χ откладывать перемещения пули в канале ствола, а в направлении оси у для каждого значения пути пули откладывать в определенном масштабе величину соответствующего давления пороховых газов, то мы получим график АВТ, изображающий зависимость давления газов от пути пули в канале ствола. Кривая этого графика называется кривой давлений. Если тем же способом для каждого положения пули построить ее скорость, соответствующую данному положению, то получим кривую ОЕД, называемую кривой скоростей пули в канале. По этой кривой можно заметить, что скорость возрастает по мере увеличения длины канала ствола, причем это увеличение идет быстрее в начале движения. Увеличивая длину ствола, можно достичь предельного значения скорости пули в тот момент, когда Кривые давления и скорости движения пули
30 Баллистика уменьшающееся давление пороховых газов на дно пули сравняется по величине с сопротивлениями, испытываемые пулей при ее движении в канале (трение). Дальнейшее увеличение длины канала ствола, очевидно, является излишним. При правильно подобранном заряде полное сгорание пороха должно закончиться к моменту вылета пули из канала ствола. На практике это осуществить трудно, и бывают случаи, когда не весь заряд в канале ствола успевает сгореть к моменту вылета пули. Периоды выстрела В явлении выстрела различают следующие периоды. Предварительный период, или период форсирования Воспламенившийся порох начинает свое горение, которое протекает в постоянном объеме. Он длится от момента воспламенения порохового заряда до начала движения пули, ее врезания в нарезы направляющей части ствола. За этот период давление газов Ρ характеризуется нарастанием давления в каморе от 0 до величины Р0, достаточным для того, чтобы сдвинуть пулю с места. Она своей оболочкой врезается в нарезы канала ствола на полную глубину. Давление Р0 называется давлением форсирования. Величина сгоревшего пороха за этот период в постоянном объеме определяется по общей формуле пиротехники: Ψο: ω, ω 1/Δ*-1/δ //Ρ0 + α-1/δ где ω — исходная масса заряда пороха; ω — масса сгоревшего пороха; /, δ, α — характеристики пороха: сила, плотность; Δ*— плотность заряжания после выхода пули из дульца гильзы Δ* = 0,97Δ , где Δ — исходная плотность заряжания, Периоды выстрела: Р0 — давление форсирования; Ртах— наибольшее (максимальное давление); Рк и νκ — давление газов и скорость пули в момент конца горения пороха; Рд uvd — давление газов и скорость пули в момент вылета ее из канала ствола; vM — наибольшая скорость пули; Ратм — давление, равное атмосферному Преда \ритель* ι ный - период Первый период \Bmopoix Период \ период \ после- » 1 действия газов
Внутренняя баллистика 31 W где w — свободный объем каморы заряжания гильзы. Давление форсирования тем выше, чем более прочно сидит пуля в гильзе. Это способствует более полному сгоранию порохового заряда (что важно для короткоствольного оружия), а более полное сгорание порохового заряда способствует получению большей скорости пуле. Это очень хорошо учтено в револьверных патронах «наган». Первый, или основной, термодинамический период характеризуется движением пули по нарезам до момента полного сгорания порохового заряда, т. е. ψ = 1. Из теории порохов известно, что чем больше давление, тем быстрее сгорают зерна пороха. В этот период горение порохового заряда идет в быстро изменяющемся объеме. В начале периода, когда скорость движения пули по каналу ствола невелика, количество газов растет быстрее, чем объем запульного пространства, давление газов быстро повышается и достигает наибольшей величины Ртах. Это давление называется максимальным давлением. В стрелковом оружии оно достигает до 3000 кг/см2 и более. Для конструктора максимальное значение давления имеет важное значение. По нему рассчитывают прочность всего оружия, а ствол в этом участке делают утолщенным. После достижения максимального давления вследствие быстрого увеличения скорости движения пули объем за- 460 *80 гг \ / У / • / / V ■^v J'""' .** ^^Р ^\ a J ЮП 700 -V)0 4QQ 300 1,мм МЛа 160 А \ > ' / Μι г ^у^ V ы^^^ -^ ^ в»·^" ^£^_ —·» ·* —--- Ί ^1 Л* 40 80 120 160 900 1,м« Параметры внутр ибалл ист ического процесса для пистолетных патронов калибра 9 мм (а) и 7,62 мм (б) пульного пространства увеличивается быстрее притока новых газов и давление начинает падать, достигая значения РКУ а скорость значения — VK. φ χ где S = ns cPy— площадь канала ствола с учетом нарезов; d— калибр канала ствола; JK — полный импульс давления пороховых газов к концу горения заряда; χ — геометрическая характеристика пороха; q — масса пули; ns — коэффициент, учитывающий глубину нарезки ns; φ — коэффициент фиктивности массы пули 1 ω φ =α + —' 3 q
32 Баллистика где а — коэффициент, равный 1,1ч-1,3; ω — исходная масса порохового заряда. Второй термодинамический период продолжается от момента сгорания порохового заряда до выхода пули за дульный срез. Движение пули происходит под действием расширяющихся (без притока новых) пороховых газов. Давление у дульного среза достигает величины Рд9 а скорости VK. В силу интенсивности горения пороха давление в канале ствола растет и пуля совершает свое перемещение по каналу ствола с непрерывно нарастающей скоростью, даже когда окончится период горения порохового заряда. Увеличение скорости пули происходит за счет имеющегося давления и расширения газов. Спад давления в этот период идет довольно быстро и давление у дульного среза составляет Ра = 600—200 кг/см2. Давление у дульного среза называется дульным давлением. Энергия движения пули у дульного среза ствола называется начальной, или дульной, энергией. Величина ее имеет немаловажное значение, и поэтому всегда указывается в характеристиках оружия. Дульная энергия определяется по зависимости: mvl qvl Еп=—^ = -^-кг.м 2 2g где т — масса пули; q — вес пули в г; v0 — начальная скорость пули в м/с; g — ускорение силы тяжести, равно 9,81м/с2. Скорость движения пули у дульного среза называется начальной скоростью. Она измеряется в метрах в секунду (м/с), обычно обозначается V0 и является одной из важнейших характеристик боевых свойств оружия. В третьем периоде, или периоде последействия, осуществляется действие пороховых газов на пулю после вылета ее из канала ствола. Несмотря на то что после сгорания основной массы порохового заряда давление в канале ствола начинает падать, к моменту прохождения пулей дульного среза оно еще достаточно высоко, чтобы воздействовать на нее некоторое время за пределами канала ствола. Газы, вытекающие из канала ствола со скоростью, большей скорости движения пули на расстоянии от сантиметров до нескольких метров, оказывают давление на дно пули и увеличивают скорость ее полета (примерно на 6 м/с) до тех пор, пока давление пороховых газов на дно пули не уравновесится сопротивлением воздуха. В конце этого периода пуля имеет наибольшую скорость полета. Раскаленные частицы не- сгоревшего пороха и газы, покидающие канал ствола вслед за пулей, создают пламя и звук. Причиной звука выстрела является ударная волна, возникающая от быстрого расширения газов после выброса их вслед за пулей из канала ствола. Основной поток пороховых газов устремляется вслед за пулей под высоким давлением и температурой со скоростью, превышающей в несколько раз скорость пули. В этот момент окружающий воздух резко сжимается, образуя мощную воздушную волну-звук выстрела (с уровнем до 130 дб). Второй по важности причиной звука выстрела является баллистическая волна, образующаяся в результате
Внутренняя баллистика 33 встречи пули с воздушной средой и действующая со звуком высокой частоты. Звук от баллистической волны уменьшается по мере снижения скорости пули и пропадает совсем, как только скорость пули становится меньше скорости распространения звука в воздухе (скорость звука в воздухе при О °С — 330 м/с). Энергия порохового заряда тратится примерно следующим образом: 25— 30 % затрачивается на сообщение пуле необходимой начальной скорости, 15— 20 % на врезание пули в нарезы и преодоление трения пули о стенки канала ствола, а также перемещения несгорев- ших частиц пороха. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что примерно 40 % энергии теряется после вылета пули из канала ствола. Расчет кривых давлений и скорости Для расчета давлений в канале ствола и скоростей движения пули существует целый рад способов, выведенных как на основании теории баллистики, так и на основании большого опытного материала. В качестве примера рассмотрим использование простых эмпирических формул, данных французом Ле-Дю- ком: 4 φ/η а 21 S b Ъ 2 27^-5 4ср-/и b2+2L([-21P»™S2L)b + L2=0 8 (pwv0 2L(l-21P™S2L ) = n 8(pwv0 b2+ nb + L2 = 0, где./— путь, пройденный пулей; а и Ъ — постоянные величины для данных условий заряжания и сорта пороха; L — длина нарезной части канала ствола; φ = 1,18 — коэффициент, учитывающий потери энергии пороховых газов; т — масса пули; S — сечение канала ствола. В качестве примера определим кривые давления и скорости для винтовки при следующих исходных данных: Va = 8700 дм/с; Ртах = 285 000 кг/дм2; Ρ = 0,0096 кг; S = 0,005 дм2; L = 6,76 дм; φ = 1,18 Л-2Д1-^Г)=-36'77 b2 - 36,77 + 45,6976 = 0, откуда *= 1,29 дм vJb + L) а = -^——- = 10 360 дм/с. Допустим / = 0,2 дм, тогда αϊ ah Ρ = · v0(b + L) Ъ + Г υ Ь + L' φ ma"b I (b + ιγ b + l 139, P = <pmab I (b + l) T= 138 кг/см2. 2 3ак. 1212
34 Баллистика Поступая аналогично, получим следующую таблицу данных: L, дм Р, кг/см2 у, м/с 0,20 1934 139 0,40 2450 245 0,645 2850 361 0,80 2804 414 1,20 2487 518 2,60 1413 694 U дм Р, кг/см2 у, м/с 3,40 1056 751 4,20 812 792 5,00 640 823 5,80 520 847 6,76 416 870 По этим данным можно графически построить кривые давлений и скорости пули. Для определения элементов движения пули в канале ствола существуют таблицы и формулы Гейденрейха [61]. Для того чтобыч работать с этими, формулами необходимо иметь следующие данные: т — массу пули; Μ— массу заряда; V0— начальную скорость пули; d — калибр; L — полную длину пути пули по Таблица 3.1 Таблица Гейденрейха Ι η 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,825 0,85 0,825 0,80 0,79 Σ(η) 0,0046 0,0104 0,0177 0,0262 0,0360 0,0471 0,0597 0,0740 0,0903 0,1090 0,132 0,160 0,192 0,231 0,283 0,360 0,422 0,605 0,855 0,980 1,000 Π(η) — 0,200 0,240 0,274 0,306 0,338 0,368 0,400 0,432 0,465 0,501 0,541 0,585 0,635 0,697 0,779 0,838 1,000 1,181 1,254 1,266 Φ(η) — 0,288 0,306 0,322 0,377 0,352 0,367 0,383 0,399 0,416 0,435 0,457 0,482 0,511 0,546 0,592 0,636 0,747 0,908 0,987 1,000 Θ(η) 0,033 0,069 0,108 0,150 0,196 0,246 0,300 0,358 0,420 0,487 0,560 0,642 0,743 0,835 0,958 1,115 1,225 1,485 1,735 1,835 1,850 Τ(η) — 0,646 0,695 0,744 0,792 0,842 0,893 0,946 1,000 1,056 1,116 1,180 1,249 1,322 1,406 1,507 1,575 1,715 1,815 1,845 1,850 каналу ствола; Pmax — максимальное давление. Для вычисления характерных точек: /тах — путь пули в канале к моменту достижения Ртах; Р0 _ давление в канале в момент вылета пули; vmax — скорость пули в момент достижения Ртах; /тах — время от начала движения пули до момента нарастания Pmax; tcp — среднее время движения пули по каналу. Гейденрейх дает табл.3.1, имеющую следующие функции: Σ(η) = ^-; Π(η) = Α; φ(η)=η-; Для определения элементов движения пули по каналу, отвечающих промежуточному моменту, служит таблица 3.2, имеющая следующие функции: Ρ Ρ Η(λ) = η=-^;Ψ(λ)=—; 'max max ν t I Ω(λ)= —~;Ζ(λ)= f- ;λ= г-· max max max Пример. Дано S = 0,5 см2; L = 0,775 м; Ртгх = 3245 кг/см2; v0 = 1000 м/с; q = 0,0096 кг; ω = 0,00325 кг. Найти элементы движения пули в канале и построить кривую скоростей, давлений и времени. 1. Вычислим Ρ · ср Ρ = 1 = б = 2SL 2gSL _ (0,0096 + 0,001625)10002 2-9,81-0,5-0,775
Внутренняя баллистика 35 Таблица 3.2 Таблица вычислений Ι λ ig* 'to 'max ig/ | ι, м IgTO Ig/'ma» ig/' P, кг/см2 1§Ω(λ) Ig Vmax Igv v, м/с lgZft) Ig 'max «g/ /, м/с 0,25 1,3979 2,8531 2,2510 0,01782 1,8388 3,5112 3,3500 2239 1,5740 2,6029 2,1769 150,3 1,8382 4,8197 4,6581 0,0004551 0,50 1,6990 2,8531 2,5521 0,03566 1,9494 3,5112 3,4606 2888 1,7952 2,6029 2,3981 250,1 1,7952 4,8197 4,7388 0,000548 0,75 1,8751 2,8531 2,8531 0,05348 1,9868 3,5112 3,4980 3148 1,9180 2,6029 2,5209 331,8 1,9180 4,8197 4,7854 0,0006101 1,00 0,0000 2,8531 2,9500 0,07131 0,0000 3,5112 3,5112 3245 0,0000 2,6029 2,6029 400,7 0,0000 4,8197 4,8197 0,0006603 1,25 0,0969 2,8531 1,0292 0,08913 1,9850 3,5112 3,4962 3134 0,0598 2,6029 2,6627 459,9 0,0598 4,8197 4,8462 0,0007018 1,50 0,1761 2,8531 1,0292 0,1069 1,9509 3,5112 3,4621 3898 0,1031 2,6029 2,7060 508,2 0,1031 4,8197 4,8685 0,0007387 1,75 0,2430 2,8531 1,0961 0,1247 i 1,9180 3,5112 3,4292 2686 0,1374 2,6029 2,7403 549,9 0,1374 4,8197 4,8879 0,0007725 J λ 1§λ 'g 'max ig/ /, Μ ^Ψ(λ) 1σ Ρ *fc * max \$P Ρ, кг/см2 Ig Ω(λ) Ig Vmax Igv v, м/с \gZ(X) '& *max ig' r, м/с 2,0 0,3010 2,8531 1,1541 0,1426 1,8859 3,5112 3,3961 2490 0,1644 2,6029 2,7673 585,2 0,0856 4,8197 4,9053 0,0008041 3,0 0,4771 2,8531 1,3302 0,2139 1,7709 3,5112 3,2821 1914 0,2370 2,6029 2,8399 691,6 0,1421 4,8197 4,9618 0,0009158 4,5 0,6532 2,8531 1,5063 0,3208 1,7218 3,5112 3,2330 1710 0,2969 2,6029 2,8998 793,9 0,2057 4,8197 3,0254 0,00106 6,0 0,7782 2,8531 1,6313 0,4279 1,5315 3,5112 3,0427 1104 0,3340 2,6029 2,9369 864,8 0,2555 4,8197 0,3752 0,00119 8,0 0,9031 2,8531 1,7562 0,5705 1,4200 3,5112 2,9312 853,5 0,3670 2,6029 2,9699 933,0 0,3100 4,8197 3,1297 0,001349 10,0 1,000 2,8531 2,8531 ' 0,7131 1,3284 3,5112 2,8396 691,1 0,3897 2,6029 2,9926 983,1 0,3555 4,8197 3,1752 0,001497 Л<лу1ьн 0,775 642 1000 0,001557 J
36 Баллистика Пользуемся четырехзначными таблицами логарифмов lg v02 = 6,0000 ω - lg(<7 + -r-) = 2,0500 с lg 2 = 1,6990 с lg S = 0,3010 clgl =0,1107 с lgg= 1,0083 lg/>cp = 3,1690 /%= 1,476 кг/см2 В тех случаях, когда требуется произвести прикладочные расчеты при составлении проекта, вместо фиктивной массы {т + —), можно взять массу ц>т, т. е. Рср = Ф^Ур 2SL 2. Находим η η = ,_ _ ((7+0,5ω)ν02 _ М76 „ ~ 2gSLPmWi ~ 3245 lg 7% = 3,1690 с lg Ртг = 4,4888 lg η = 1,6578 η = 0,4547, когда давление задано в кг/см2 или (m + —)v0 η= 2,0666· S ■ L- Ртш ' когда давление задано в атмосферах. 3. В табл. 1 находим интерполированием Σ(η) = 0,0920, тогда Lax = *2(η) =0,775 · 0,0920 lgL = 1,8893 lg Σ(η) = 2,9638 lg/max = 2,8531 /=0,0713 м. 4. Из таблицы находим интерполированием Π(η) = 0,435, тогда Рд = Ρν Π(η) = 1476 · 0,435 lg/% = 3,1690 lgn(Ti)= 1,6385 \gPu= 2,8075 P„ = 642 кг/см2. 5. Находим Φ(η) и вычисляем vmax vmax = ν0Φ(η) = 1000 · 0,4007 = 400,7 м/сек. 6. Находим ί( '* = ср 2L 2-0,775 1000 0,00155 с. 7. Из таблицы θ (η) = 0,426, тогда Ή™ = Όρθ(η) = 0,00155 0,426 lg /^ = 3J903 lgq (η) =1,6294 lg/max = 4,8197 'max = 0,0006603. 8. Время продолжительности выстрела /д = /.ρ Τ(η) = 0^00155 - 1,005 lg/ep=3,1903 18Τ(η) =0,0021 lg tu = 3,1924 tu = 0,001557. 9. Вычисления элементов движения / = λ/^; Ρ = />max Ψ(λ); / = /maxZ(X); v=vmaxQ(X). Задаваясь рядом значений λ < Хд = L = ~—, сведем в таблицу. max j Так как у нас λ = -— =10,9, то задавших Л / емся следующими значениями λ (см. табл. 3.2).
Внутренняя баллистика 37 Факторы, влияющие на баллистические кривые Работа пороховых газов Знание значения той работы, которую производит порох в канале ствола, помогает правильно выбрать характеристики оружия, боеприпаса и пороха. Имея кривые давления и скорости, попробуем, не прибегая к высшей математике, определить работу, произведенную пороховыми газами в канале ствола. Для этого путь движения пули разделим на η равных участков. Давление пороховых газов в начале участка принимаем за силу, действующую на элементарном участке. Работа равна произведению силы на путь, т. е. A =FL, где F— сила; L — путь. Обозначив силу в начале каждого участка Fl9 F2 ...Fny а длину участка /, получим элементарные работы Ai = Fi /, где /= 1-5-Л2 С другой стороны, эта формула выражает площадь элементарного прямоугольника. Если будем уменьшать длины участков, то сумма участков будет приближаться к площади, ограниченной кривой давления и осями χ иу при достаточно большом числе прямоугольников. Следовательно, эта площадь будет выражать работу пороховых газов в канале ствола. Эта работа расходуется главным образом на сообщение пуле поступа- Определение работы пороховых газов по кривой давления тельного движения, так как работа, затраченная на преодоление сопротивления и на сообщение пуле вращательного движения, незначительна. Поэтому работу пороховых газов в канале ствола можно выразить дульной энергией А = Я*1 2g где q — вес пули, кг; v0 — начальная скорость пули, м/с; g — ускорение свободного падения тела, м /с2. Выбор сорта пороха Работу пороховых газов в канале ствола можно выразить также еще площадью прямоугольника, равновеликого площади, заключенной между кривой давления и осями χ иу, основанием которого будет являться длина нарезной части ствола L, а высота — среднее давление Рср: *uLP г. ρ =s?L 2g г°р ' cp 2gL Зная максимальное и среднее давления, можно определить производительность пороха.
38 Баллистика Производительность пороха — это отношение среднего давления к максимальному А=- Чем лучше производительность пороха, тем лучшими свойствами обладает система, однако порох может обладать хорошей производительностью, но плохой экономичностью. Экономичность пороха — это отношение дульной энергии пули к весу заряда W = gyp 2gu> где ω — вес заряда. Чем больше дульная энергия при данном весе заряда, тем экономичнее использован порох. При выборе пороха применяют понятие коэффициента использования пороха. Коэффициент использования пороха — это произведение экономичности данного пороха на его производительность k = nJV= (—)2· 1 2 я Ρ caL ^<5 х max w На основании этой зависимости можно подобрать наивыгоднейший сорт пороха для данного вида оружия. Коэффициент полезного действия заряда Как указывалось выше, при выстреле энергия заряда расходуется не только на сообщение пуле поступательного движения. Чтобы иметь полное представление об этом, приведем результаты распределения энергии, полученные от порохового заряда при выстреле из винтовки. Энергия, находящаяся в пороховом заряде ... 2762 кал = 100 % Дульная энергия 905 кал = 32,8 % Энергия вращения пули 4 кал = 0,1 % Отдача тепла стволу, вибрация ствола и другие виды механической энергии, превращающиеся в теплоту 620 кал = 22,8 % Энергия отдачи 24 кал = 0,9 % Теплота и энергия пороховых газов у дула, теплота в выброшенных газах 1209 кал = 43,4 % Коэффициент полезного действия заряда — это отношение полезной работы к той работе, которую способен совершить пороховой заряд. Полезная работа определяется 2g Работоспособность заряда А} А} = ωίζ, где ω — вес заряда; t — теплотворная способность пороха при сгорании 1 кг; ζ — работоспособность единицы тепла. Тогда к = А = <7уо Ai Igutz Пример. Определить кпд заряда 7,62-мм патрона при следующих исходных данных: вес заряда ω = 3,25 г пироксилинового пороха; теплотворная способность пороха t = 900 б. кал. при сжигании 1 кг; одна большая калория способна совершить работу 427 кгм; начальная скорость пули v0 = 870 м/с.
Внутренняя баллистика 39 Заряд 3,25 г может выделить тепла / = 900 · 0,00325 = 2,925 б. кал, которое может совершить работу А, = 2,925 · 427 = 1249 кгм. Полезная работа А 0,0096·8702 „пггя А=— =37С0кгм. 2-981 Тогда кпд заряда „ 370 *=^= 0,296 = 29,6%. Влияние скорости горения пороха Скорость горения пороха оказывает существенное влияние на характер кривой давления пороховых газов в канале ствола оружия. Если, например, сообщить пуле одинаковую начальную скорость при быстро и медленно горящем порохе, то при быстро горящем порохе максимально давление будет значительно больше, а дульное давление меньше сравнительно с кривой давления медленно горящего пороха. Объясняется это тем, что при быстро горящем порохе в меньший проме- Кривые давления пороховых газов и скорости снаряда: I — при быстро горящем порохе; II — при медленно горящем порохе жуток времени успевает сгореть большая часть заряда, чем при медленно горящем порохе, поэтому давление пороховых газов сначала резко поднимается и дает максимум на меньшем пути движения пули. Благодаря этому медленно горящий порох дает лучшие результаты. Однако желательно, чтобы скорость горения такого пороха смогла бы обеспечить полное сгорание зерен за время движения пули по каналу ствола. Установлено, что скорость горения пороха находится в прямой зависимости от давления. Шмитт опытами в манометрической бомбе установил следующую зависимость: где V] — скорость горения пороха при атмосферном давлении; Ρ — давление, при котором происходит горение пороха. С другой стороны, рассматривая различные кривые давления пороховых газов, видим, что снаряду можно сообщить одну и ту же начальную скорость при различных максимальных давлениях, если площади, ограниченные этими кривыми, равны между собой. Так как Кривые давления пороховых газов при горении: I — дегрессивного пороха; II — прогрессивного пороха
40 Баллистика кривые /и //ограничивают равные площади, а следовательно, выражают одинаковую работу пороховых газов при различных максимальных давлениях. Так как кривая // при меньшем максимальном давлении Р^ах, она выражает ту же работу, что и кривая /, имеющая большее значение Р^ях9 то ей следует использовать стволы с более тонкими стенками. Влияние плотности заряжания Величина максимального давления газов в канале ствола и начальная скорость пули зависят от условия заполнения зарядом объема, в котором он помещается. О степени заполнения зарядом объема гильзы судят по плотности заряжания. Плотность заряжания — это отношение веса заряда к весу воды, заполняющей внутренний объем гильзы позади дна пули (каморы). Удельный вес воды принимается равным единице. w где Δ — плотность заряжания; ω — вес заряда; w — вес (объем зарядной каморы) воды. Зависимость максимального давления газов и начальной скорости пули от плотности заряжания объясняется тем, что при взрыве заряда в небольшом объеме сразу увеличивается давление газов, вместе с тем возрастает скорость горения заряда, а следовательно, и дальнейшее образование газов. Изменение же закона развития давления газов отразится на величине на начальной скорости. Изменение начальной скорости пули и максимального давления газов в зависимости от плотности заряжания при незначительном ее изменении определяется по следующим приближенным формулам 1 Aw Δνο=τν0 ' 3 νν 4 Ayv АР =-Р —, max ~ max 7 3 w где v0 — изменение начальной скорости пули; Δ Ртгх — изменение максимального давления; Δ и> — изменение объема каморы. Увеличение объема каморы в соответствующее число раз уменьшает плотность заряжания. Пример. Определить изменение скорости и давления при следующих условиях: вес заряда ω = 3,25 г; плотность заряжания Δ = 0,813; начальная скорость пули при данной плотности п0 = 870 м/с; максимальное давление Ртах = 2800 кг/см3/ Плотность заряжания увеличили на 5%. Δν0 =-870-0,05 = 14,5 м/с, или 1,67 % 4 ^пах = - 2800-0,05 = 186 м/с, или 6,65 %. Из примера видно, что увеличение начальной скорости пули при возрастании плотности заряжания происходит значительно медленнее, чем приращение максимального давления. Влияние веса заряда Влияние изменения веса заряда в небольших пределах в неизменном объеме гильзы на приращение начальной скорости пули и максимального
Внутренняя баллистика 41 давления определяется по следующим эмпирическим формулам 3 Aw Δνο=-ι;ο Δ/L -IP w Aw w Если при изменении веса заряда плотность заряжания остается неизменной, то формулы другие 1 Δνν Δνο=-ν° 1 w Aw w АР = Ρ max max Как видим, изменение веса заряда сказывается в большей степени на изменении величины максимального давления, чем на изменении начальной скорости. Влияние веса пули Изменение веса пули оказывает своеобразное воздействие на изменение начальной скорости и максимальное давление пороховых газов. Эти изменения резко противоположны. Если при увеличении веса пули начальная скорость пули уменьшается, то максимальное давление увеличивается. С точки зрения механики увеличение массы тела (пули) при одном и том же воздействии (давлении на дно пули) ведет к уменьшению ускорения, так как сила равна произведению массы тела на приобретаемое под действием этой силы ускорения. Однако изменение ускорения приводит к уменьшению скорости, а следовательно, к меньшему расширению пороховых газов за пулей, чем в случае легкой пули. Для этого случая существуют следующие формулы Δνϋ=-0,4ν0^ Я АР ЛР Δ« 4 я где q — вес пули. Зависимость начальной скорости пули от длины ствола По мерс прохождения пули по нарезной части канала ствола ее скорость все время быстро растет, достигая к моменту вылета из канала ствола величины начальной скорости. Начальная скорость пули при прочих равных условиях зависит от длины нарезной части ствола. Скорость пули будет увеличиваться с удлинением ствола до тех пор, пока не сравняются сопротивление движению пули и давление газов на дно пули. На практике ствол выбирают значительно меньше этого предела, так как в противном случае ствол получился бы очень громоздким. Длина нарезной части ствола определяется величиной выбранной начальной скорости пули и условиями кучности боя. Кривая скорости движения пули
42 Баллистика Имея кривую скорости движения пули в канале ствола, можно определить длину нарезной части ствола, соответствующую заданной начальной скорости пули. Для этого из точки, отвечающей заданной скорости, проводим линию до пересечения с кривой скорости, из точки пересечения проводим вертикальную линию до пересечения с осью х. Измерив отрезок от 0 до вертикальной линии, получим в соответствующем масштабе искомую длину нарезной части ствола. Например, для п0 ~ 900 м/с будет соответствовать Lh а для п0=700м/с длина L2. Целевой пистолет «Беретта» модели 949 с наствольным ком пенсатором Спортивный пистолет МЦ-3 («рама Шептарско- го») с опущенным стволом Отдача оружия Отдача оружия — это движение оружия назад под воздействием пороховых газов на дно гильзы. Отдача ставит проблемы и перед конструктором и перед стрелком. Одна из них заключается в нанесении физических ударов стрелку, что оказывает влияние на его утомляемость. Особенно была ощутима отдача у винтовки обр. 1891/30 г., которая имела мощный патрон, — чем мощнее патрон, тем сильнее отдача. Другая в том, что если ствол имеет превышение над задней опорой оружия (будь то рука стрелка или его плечо), то возникает подбрасывание ствола кверху, изменяя тем самым положение ствола во время выстрела. Отклонение ствола вверх при отдаче происходит потому, что сила отдачи и равная ей сила противодействия отдачи (упор приклада, рукоятки) действуют не на одной прямой, а образуют пару сил, которая заставляет отклоняться дульную часть кверху. Величина отклонения тем больше, чем больше расстояние между осью канала ствола и местом упора. Чем неудобен подброс? Он отводит ствол от цели. На его возвращение на линию огня и повторное прицеливание уходит время, а его так мало при огневом контакте с противником. С подбросом оружия борются либо постановкой различных компенсаторов, либо опусканием ствола на такой уровень, чтобы ось канала ствола была продолжением руки стрелка. Конструкторы придумали, как часть энергии отдачи использовать в автоматическом оружии для работы автоматики. Сила отдачи ^^^:j^^· Сила проти водействия отдаче Подбрасывание дульной части ствола вверх при выстреле в результате действия отдачи
Внешняя баллистика 43 Для неавтоматического оружия скорость отдачи и энергию отдачи оружия можно определять по формулам <7 + ω ^v0;E= ^v2 Q 2g.Q где q — вес пули; v0 — начальная скорость пули; ω — вес заряда пороха; g — ускорение свободного падения тела; Q — вес оружия. Для учета влияния последействия газов на величину отдачи оружия вводится коэффициент последействия газов β ^ (£+βω)2 2 2g-Q υ Для определения величины β имеется целый ряд эмпирических формул Для начальных скоростей от 600 и выше Л 1300 Пример. Определить энергию отдачи для винтовки 1891/30 гг. при условии: вес пули q = 9,6 г; начальная скорость пули v0 = 870 м/с; вес винтовки Q = 4,5 кг; ускорение силы тяжести g = 9,81м/с2. Найдем коэффициент последействия газов β β=ΐ3οο= 94 870 Энергию отдачи определим по упрощенной формуле и с учетом коэффициента последействия β (<? + -) Ελ= 2_ν02 = 2g-Q (0,0096+^^)2 2-9,81-4,5 --8702 =1,08кгм; Ε2 = (<7 + βω)2 2 Ί η νο: 2gQ (0,0096 + 1,494-0,00325)2 2-9,81-4,5 -870=1,8кгм. Последний результат значительно ближе κ действительности. 2. ВНЕШНЯЯ БАЛЛИСТИКА Внешняя баллистика основывается на законах механики, тесно связана с аэродинамикой, гравиметрией и теорией фигуры Земли. Баллистический расчет дает все основные данные о траектории и характеристиках движения пули, исходя из которых можно судить о необходимых параметрах для личного оружия. Основные определения Приступая к изложению вопросов, относящихся к движению пули в воздухе, прежде всего установим необходимые определения. Траектория — это путь, по которому движется центр тяжести пули. За начало траектории принимают центр
44 Баллистика Элементы траектории полета пули: 1 — мушка; 2 — точка вылета; α — угол возвышения; β — угол бросания; γ — угол прицеливания; ω — угол места цели; λ — угол вылета; φ — угол падения; 5 — угол встречи; 3 — превышение траектории; 4 — линия возвышения; 5 — линия бросания; 6 — высота траектории; 7 — вершина траектории; 8 — цель; 9 — точка встречи; 10 — точка падения; 11 — точка прицеливания дульного среза в момент вылета пули из канала ствола. Точка вылета — пересечение оси канала ствола с дульной плоскостью. Горизонт оружия — горизонтальная плоскость, проходящая через точку вылета. Линия возвышения — это линия, являющаяся продолжением оси канала ствола. Угол возвышения — угол между линией возвышения и горизонтом оружия. Линия бросания — прямая, служащая продолжением оси канала ствола в момент вылета пули. Угол бросания — угол между линией бросания и горизонтом оружия. Угол вылета — угол между линией возвышения и линией бросания. Точка падения — точка пересечения траектории с горизонтом оружия. Вершина траектории — наивысшая точка траектории. Высота траектории — расстояние от вершины траектории до горизонта оружия. Восходящая ветвь траектории — часть траектории, которая заключена между точкой вылета и вершиной траектории. Нисходящая ветвь траектории — часть траектории, заключенная между вершиной траектории и точкой встречи. Точка прицеливания — точка, в которую наводят прицельные приспособления. Линия прицеливания — прямая, проходящая через глаз стрелка, мушку и точку прицеливания. Угол места цели — угол между линией прицеливания и горизонтом оружия. Точка встречи — точка пересечения траектории с поверхностью цели. Угол встречи — угол между касательной к траектории и касательной к поверхности цели в точке встречи. Прямой выстрел — выстрел, при котором траектория полета пули не поднимается над линией прицеливания выше цели на всем своем протяжении. Прямой выстрел позволяет использовать постоянный прицел. Именно в зоне прямого выстрела используется личное оружие.
Внешняя баллистика 45 Полет пули Рассмотрим теперь, что происходит с пулей после того, как она покинет канал ствола. На пулю, вылетевшую из канала ствола, действуют три силы: ♦ сила инерции, полученная от порохового заряда, которая придала пуле определенную начальную скорость; ♦ сила земного притяжения, которая зависит от величины массы пули — силы тяжести пули; ♦ сила сопротивления воздуха. Сила тяжести направлена вертикально вниз и постепенно снижает траекторию пули. Воздушная среда оказывает сопротивление движению пули, отражающееся на ее скорости. Причины, вызывающие появление силы сопротивления: ♦ пуля при движении раздвигает частицы воздуха, следовательно, часть ее энергии расходуется на преодоление сил сцепления частиц воздуха; ♦ при движении пули часть ее энергии расходуется на приведение в движение частиц воздуха впереди головной части пули; ♦ частицы воздуха во время движения пули скользят по ее поверхности; при этом возникает сила трения, на преодоление которой тоже расходуется часть энергии пули; ♦ позади пули во время ее движения получается разреженное пространство, увеличивающее силу сопротивления воздуха. Совокупность влияний на пулю перечисленных факторов составляет силу сопротивления воздуха, действующую на пулю во время полета. Действие силы сопротивления воздуха на полет пули: ЦТ — центр тяжести пули; ЦС — центр сопротивления воздуха Для нас вызывает интерес второй фактор. При полете пуля сталкивается с частицами воздуха и заставляет их колебаться. Это вызывает уплотнение воздуха перед пулей и образование звуковых волн. Напомним, что скорость звука в сухом воздухе составляет 330 м/с. Если скорость пули меньше скорости звука, эти волны незначительно влияют на полет пули, но если она выше, то от набегания волн друг на друга создается баллистическая волна сильно уплотненного воздуха. Вот она- то значительно замедляет полет пули. Сила сопротивления воздуха зависит от скорости полета пули; от ее формы; массы; калибра; поверхности; плотности воздуха. Аэродинамические явления, сопровождающие полет пули в воздухе
46 Баллистика s 1 ^Касательная /f Медленное коническое движение пули Плосность стрельбы Трче> *"***" во^Г^ — **Н*Чаъ *«eut ,Cif Деривация (вид траектории сверху) °*"<, ч N От увеличения плотности воздуха, калибра пули и ее скорости сопротивление воздуха возрастает, а чем глаже поверхность пули, тем меньше сила трения и сила сопротивления воздуха. Для нарезного оружия, имеющего сверхзвуковые скорости, у пуль оптимальной формой является форма с удлиненной головной частью, а форма хвостовой части не имеет значения. При дозвуковой скорости целесообразно иметь удлиненную хвостовую часть, сужающуюся к концу. Рассмотрим теперь, как ведет себя пуля при полете в воздушном пространстве. Введем два понятия — равнодействующую всех сил, образующих сил сопротивления воздуха, и точку ее приложения к пуле — центр сопротивления. Если бы пуля двигалась все время головной частью вперед, то сила сопротивления была бы направлена по оси пули от головной ее части к хвостовой. Такой случай на практике будет, когда пуля выстрелена вертикально вверх. Продолговатая невращающаяся пуля при вылете из канала ствола под действием вылетающих вслед за ней газов, получив от них толчок, будет двигаться так, что ее ось несколько отклонится от направления движения (от касательной к траектории). В результате одна сторона окажется более подверженной силе сопротивления воздуха, чем другая. Так как центр сопротивления лежит впереди центра тяжести, то пуля будет опрокидываться. Чтобы избежать этого, ей придают вращение с помощью нарезов. В этом случае происходит следующее. Сила сопротивления воздуха стремится повернуть пулю головной частью вверх и назад. Но головная часть пули в результате быстрого вращения отклонится не вверх, а весьма незначительно в сторону своего вращения под прямым углом к направлению действия силы сопротивления воздуха, т. е. вправо. Как только головная часть пули отклонится вправо, изменится направление силы сопротивления воздуха — она стремится повернуть головную часть пули вправо и назад, но поворот головной части пули произойдет не вправо, а вниз и т. д. Так как действие силы сопротивления воздуха непрерывно, а направление ее относительно пули меняется с каждым отклонением оси пули, то головная часть пули описывает окружность, а ее ось — конус вокруг касательной к траектории с вершиной в центре тяжести, и пуля летит головной частью вперед. В результате вращательного движения пули и действия на нее силы сопротивления воздуха и силы тяжести происходит отклонение пули от плоскости стрельбы в сторону ее вращения. Отклонение пули от плоскости стрельбы в сторону ее вращения называется деривацией.
Внешняя баллистика 47 Основные свойства траектории Исследования траектории пули в воздухе показывают: ♦ восходящая ветвь траектории длиннее и отложе нисходящей ветви; ♦ угол падения больше угла бросания; ♦ скорость пули в точке падения меньше начальной; ♦ наименьшая скорость полета пули при стрельбе под большими углами бросания — на нисходящей ветви траектории, а при стрельбе под небольшими углами бросания — в точке падения; ♦ угол наибольшей дальности меньше 45°; ♦ время движения пули по восходящей ветви меньше времени движения по нисходящей ветви траектории; ♦ траектория вращающейся пули под действием силы тяжести и деривации представляет собой линию двоякой крутизны. В плоскости стрельбы имеет две ветви и первую крутизну, при виде сверху (в плане), в силу деревации — отлогую кривую, обращенную выпуклостью в сторону к плоскости стрельбы; ♦ при движении пули по восходящей ветви ускорение направлено в обратную сторону движения, а при движении по нисходящей ветви — в сторону движения, и величина его все время увеличивается. Таблицы стрельбы На основании законов внешней баллистики составляются таблицы стрельбы, позволяющие правильно установить оружие для попадания пули в цель на различных дальностях. Основными данными, входящими в таблицы стрельбы, являются: установка прицела и соответствующая этой установке — дальность, угол прицеливания, угол бросания, угол падения. В подробные таблицы стрельбы, кроме того, вносят время полета пули на данную дальность, скорость пули перед целью, отклонение пули по высоте, дальности и боковые, зависящие от атмосферных условий. Исчисленные на основе внешней баллистики таблицы стрельбы обычно проверяются опытными стрельбами. Так для составления таблиц высот прицелов практическим путем производят стрельбу на нескольких дальностях, например через каждые 100 м. Результаты обрабатываются и вносятся соответствующие корректировки в таблицы. Общие выводы На основании баллистических данных было установлено: ♦ для одной и той же пули возрастание начальной скорости приводит к увеличению дальности полета, пробивного и убойного действия, а также к уменьшению влияния внешних условий на ее полет; ♦ величина начальной скорости зависит от длины ствола, веса пули и веса порохового заряда; ♦ чем длиннее ствол (до известных пределов), тем дольше действует на пулю пороховые газы и тем больше начальная скорость; ♦ при постоянной длине ствола начальная скорость тем больше, чем
48 Баллистика меньше вес пули (при одном и том же весе заряда) или чем больше вес заряда (при одном и том же весе пули); ♦ на величину начальной скорости оказывает влияние изменение скорости горения пороха, чем больше скорость горения пороха тем быстрее возрастает давление пороховых газов и скорее движение пули по каналу ствола. Рассеивание пуль при стрельбе Рассмотрим явление, которое нельзя отнести к баллистике, но оно в какой- то степени связанно с ней. Если мы будем вести огонь по мишени, обеспечив точность и однообразие производства выстрелов, то обнаружим, что каждая пуля, пролетев по своей траектории, будет иметь свою пробоину. Более того, при очень большом числе выстрелов эти пробоины будут располагаться, подчиняясь какой- то закономерности, независимо от того, будем мы стрелять по вертикальной цели или по площади. Явление разбрасывания пуль при стрельбе из одного и того же оружия в одинаковых условиях называется естественным рассеиванием пуль, или рассеиванием траекторий. Расшифруем некоторую терминологию, которой пользуются в оружейной литературе, в тире и т. п. Сноп траекторий — это совокупность траекторий пуль, полученных вследствие их естественного рассеивания. Особенность этих траекторий заключается в том, что по мере удаления от точки вылета они все больше расходятся, но при этом могут пересекаться друг с другом. Средняя траектория — траектория, которая проходит в середине снопа траекторий. Средняя точка попадания, или центр рассеивания, — это точка пересечения средней траектории с поверхностью цели (преграды). Площадь рассеивания — площадь, на которой располагаются точки встречи (пробоины) пуль, полученные при пересечении снопа траекторий с какой- нибудь плоскостью. Сноп траекторий, площадь рассеивания, оси рассеивания: а — на вертикальной плоскости; б — на горизонтальной плоскости; средняя траектория обозначена пунктирной линией; СТП — средняя точка попадания; ВВ, — горизонтальная (поперечная) ось рассеивания; ББ, — вертикальная (продольная) ось рассеивания
Внешняя баллистика 49 Как показывают исследования, площадь рассеивания имеет форму эллипса на горизонтальной плоскости и круга на вертикальной. Оси рассеивания — это взаимно перпендикулярные линии, проведенные через центр рассеивания (среднюю точку попадания). Отклонение — это расстояние от точки встречи (пробоины) до осей рассеивания. Причины, вызывающие рассеивание пуль, могут быть сведены в три группы. Первая группа — это причины, вызывающие разнообразие начальных скоростей: ♦ разнообразие в весе боевых зарядов и пуль, в форме и размерах пуль и гильз, в качестве пороха и т. д. как результат неточностей (допусков) при их изготовлении; ♦ разнообразие температур зарядов, зависящее от температур воздуха и неодинакового времени нахождения патрона в нагретом при стрельбе стволе; ♦ разнообразие в степени нагрева и в качественном состоянии ствола. Совокупность этих причин вызывает колебание начальных скоростей, а следовательно, и дальностей полета пуль, т. е. приводят к рассеиванию по дальности и зависят в основном от боеприпасов. Вторая группа — причины, вызывающие разнообразие углов бросания и направления стрельбы: ♦ разнообразие в горизонтальной и вертикальной наводке оружия (ошибки в прицеливании); ♦ разнообразие углов вылета и боковых смещений оружия, получаемых 2 7 16 25 я 25 16 7 2 СТП Закономерность рассеивания в неоднообразной изготовке и использовании упоров, неплавного спуска курка; ♦ угловые колебания ствола автоматического оружия, возникающие вследствие движения и ударов подвижных частей; ♦ разнообразие в удержании автоматического оружия, особенно ручного, во время стрельбы. Эти причины связаны с подготовкой стрелка и приводят как к боковому рассеиванию, так и к рассеиванию по дальности. Они оказывают наибольшее влияние на рассеивание. Третья группа — это причины, вызывающие разнообразие условий полета пули: ♦ разнообразие в атмосферных условиях, особенно в направлении и скорости ветра; ♦ разнообразие в весе, форме и размерах пуль, приводящее к колебаниям
50 Баллистика силы сопротивления воздуха, а отсюда — и дальности полета пули. Все эти причины зависят в основном от внешних условий стрельбы и от боеприпасов. Они приводят к увеличению рассеивания по дальности и по боковому направлению. Рассеивание пуль подчиняется нормальному закону случайных ошибок. В отношении к рассеиванию пуль его называют законом рассеивания, и он гласит: при достаточно большом числе выстрелов, произведенных в возможно одинаковых условиях, рассеивание пуль неравномерно, симметрично и небеспредельно. На рисунке это отчетливо видно. Точки встречи располагаются гуще к центру рассеивания и реже к краям площади рассеивания, т. е. неравномерно. Число точек встречи по обе стороны от осей рассеивания, заключающихся в равных по абсолютной величине пределах (полосах), одинаково, и каждому отклонению от центра рассеивания в одну сторону отвечает такое же по величине отклонение в противоположную сторону, т. е. симметрично. И, наконец, точки занимают ограниченную площадь, т. е. небеспредельно. В заключение дадим несколько определений, связанных с баллистикой и рассеиванием пуль. Точность стрельбы характеризуется степенью совмещения эллипса рассеивания пуль с щелью. Она зависит как от объективного фактора — свойств оружейного комплекса, т. е. оружия и боеприпасов, так и от субъективного, самого стреляющего. Кучность стрельбы представляет собой свойства оружейного комплекса группировать точки попадания на малой площади. Это объективный фактор, не зависящий от стрелка. Исследования внешней баллистики показали — пули у цели располагаются по эллипсу, вытянутому вдоль траектории полета. На его характеристики влияют: ♦ колебания начальной скорости пули; ♦ колебания в весе пули; ♦ ветер. Отклонение траектории по высоте в зависимости от изменения начальной скорости полета пули можно определить по формуле Ау=х 2 3 С с Vq sec φ' sin((p+9r) g —cos φ—- χ cos 9r v0 j Δνη где F — ; с — баллистический коэффициент, зависящий от веса пули; вс — ; g= 9,81 м/с2— ускорение свободного падения. Подсчеты позволили сделать вывод: чем больше настильность траектории на данной дистанции, тем меньше влияют колебания начальной скорости пули на рассеивание траектории. Влияние изменения веса пули на рассеивание траектории определяется из зависимости Δγ=χ sin (ΘΓ- φ) Δ с cos φ cosGrc где с — баллистический коэффициент, зависящий от веса пули. Подсчеты по этой формуле показывают, чем настильнее траектория, тем меньше Ау. С изменением веса пули изменяется всегда и начальная скорость пули. Отсюда можно сделать заключение, чтобы было меньше влияние колебаний веса пули и ее начальной ско-
Внешняя баллистика 51 рости, необходимо стремиться к таким баллистическим данным, которые приводили бы к наиболее настильной траектории. Ветер влияет как на дальность полета, так и на боковое отклонение пули. Оно наиболее существенно сказывается при стрельбе из оружия малого калибра, изменение дальности определяется по формуле Αχ=ω(Τ-χ ^ ); vocos(ptg0r рассчитываем боковое отклонение Ζ=ω sin(T ); v0cos(p где ν — скорость ветра; ω — угол, составленный направлением ветра с плоскостью стрельбы; Τ— время полета; χ — дистанция. Решающее значение имеет Τ— время полета. Расположение центра тяжести относительно оси канала ствола влияет на отклонение ствола от приданного ему положения.
ГЛАВА IV БОЕПРИПАСЫ 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ Боеприпасами для современного стрелкового оружия служат унитарные патроны с продолговатыми пулями. Конструкция этих патронов остается неизменной вот уже более ста лет. Большое влияние на свойства стрелкового оружия оказало введение нарезов и продолговатой пули. Это свидетельствует о том, что боевую эффективность стрелкового оружия определяют ствол и патрон. Настильность траектории полета пули, убойное, пробивное и зажигательное действие по цели полностью зависят от характеристик патрона. Кроме того, патрон влияет на конструктивные особенности оружия: на габариты и его архитектуру. Неправильно выбранный патрон может свести к нулю все технические достоинства оружия. Примером могут служить пистолеты Макарова и Стеч- кина АПС, когда при их разработке был выбран слабый патрон 9x18 мм вместр 9x19 мм типа «Парабеллум». Сейчас стремятся исправить ошибку за счет попытки наладить производство мощных патронов и новых моделей пистолетов типа «Грач» и «Гюрза» . Хотя в настоящее время основным видом боеприпасов ко всем видам стрелкового оружия является патрон единой конструкции — унитарный патрон, состоящий из гильзы, капсюля, порохового заряда и пули, продолжаются попытки его заменить. Стремятся разработать безгильзовый патрон, внедрение которого сулит колоссальную экономическую выгоду. Так, в ФРГ эксперименты в этой области ведутся на протяжении 25 лет. Разработано несколько образцов вооружения под патрон калибра 4,7 мм, а винтовка G-11 проходит даже войсковые испытания, но требуемого результата пока не достигли. Следует отметить, что, несмотря на кажущуюся простоту конструкции, разработка патрона требует больших затрат времени и осуществляется, как правило, коллективом специалистов различного профиля. Поэтому в наименовании патронов нет имени разра-
Общая часть 53 ботчика, как принято в стрелковом оружии. Правда, за границей иногда присваивают имя фирмы, например, патрон Браунинга. Исключение составляет патрон Юрьева. В зависимости от назначения патроны стрелкового оружия делятся на боевые и вспомогательные. Боевые патроны служат для поражения живой силы или техники противника. К вспомогательным относятся холостые, тренировочные и т. д. В зависимости от вида оружия боевые патроны разделяются на: ♦ револьверные и пистолетные, применяемые для стрельбы из револьверов и пистолетов. Пистолетные патроны используются и для стрельбы из пистолетов-пулеметов; Элементы патрона: 1 — пуля; 2 — гильза; 3 — пороховой заряд; 4 — капсюль-воспламенитель ♦ автоматные патроны — для стрельбы из легкого индивидуального оружия (автоматов и карабинов; иногда применяют эти патроны для стрельбы из легких ручных пулеметов); Боевые патроны: а — револьверный (.38 Смит—Вессон); б — пистолетный (45 АКП); β — винтовочный (Маузер Μ1904); г — автоматный (стандартный патрон НАТО 5,56x45)
54 Боеприпасы ♦ винтовочно-пулеметные (винтовочные) патроны, применяемые для стрельбы главным образом из коллективного оружия обычного стрелкового калибра — ручных и станковых пулеметов, а также из винтовок. Большое разнообразие целей в современном бою привело к необходимости иметь на вооружении патроны с пулями различного специального и комбинированного действия. В зависимости от вида действия пуль боевые патроны стрелкового оружия делятся на две группы: ♦ патроны с обыкновенными пулями; ♦ патроны со специальными пулями. Патроны с обыкновенными пулями (обычно пистолетные, автоматные и винтовочные) служат главным образом для поражения живой силы. Патроны со специальными пулями служат для поражения боевой техники Патроны служат для поражения живой силы и техники противника. Поэтому к ним предъявляются жесткие требования: ♦ должны иметь хорошие баллистические данные: требуемую начальную скорость; соответствующую дальность полета пули; настильную траекторию полета пули. (Всегда стремятся получить хорошие баллистические свойства при возможно меньшем максимальном давлении газов); ♦ должны иметь возможно меньший вес и габариты при сохранении наи- противника или повышения эффективности стрельбы. В зависимости от комбинации видов действия специальных пуль патроны бывают: ♦ с пулями одинарного действия — бронебойными трассирующими, зажигательными и разрывными (пристрелочными); ♦ с пулями двойного действия — бро- небойно-трассирующими, бронебой- но-зажигательными, зажигательно- разрывными (зажигательно-пристрелочными) и т. д. ♦ с пулями тройного действия, например, бронебойно-зажигательно-трас- сирующими. Специальные пули применяются во всех видах боевых патронов, не исключая пистолетных, если они используются для стрельбы из пистолетов-пулеметов. В зависимости от формы патроны разделяются на цилиндрические и бутылочные. лучших свойств оружия. (Вес влияет на носимый запас и транспортировку, габариты — на удобство подачи и размеры оружия); ♦ должны обеспечивать безотказность работы в любых условиях; ♦ при длительном хранении: не должны терять своих баллистических качеств; ♦ не должно происходить самопроизвольное растрескивание гильз; ♦ должно отсутствовать взаимодействие пороховых зарядов с металлическими элементами; 2. ТРЕБОВАНИЯ К БОЕВЫМ ПАТРОНАМ
Устройство боевого патрона 55 должны обеспечивать сохранение прочности пули при движении ее в канале ствола и на полете; должны быть безопасны при хранении на складе и в обращении; должны быть простыми по устройству (этим обеспечивается дешевизна производства патронов); должны изготавливаться из недефицитных материалов. 3. УСТРОЙСТВО БОЕВОГО ПАТРОНА Современный боевой патрон состоит из пули, гильзы, порохового заряда и капсюля. Пуля Пуля служит для поражения цели и характеризуется: формой, конструкцией, весом, калибром, начальной скоростью, дульной энергией, останавливающим действием, пробивной способностью и назначением. Внешнее очертание пули подчинено решению проблемы уменьшения сил сопротивления воздуха с целью обеспечения заданной траектории и поражающего действительного огня из данного вида оружия. Исключение составляют пистолетные и револьверные пули, форма которых устанавливается из соображений обеспечения убойного (останавливающего) действия. По внешнему очертанию пуля имеет продолговатую форму и состоит из трех частей: головной (оживальной) Н\ ведущей, или серединной А\ хвостовой В. Каждая из них имеет свое назначение, длину и форму, которые зависят от различных факторов. ;Г *\ Форма головной части пули образуется обычно вращением дуги окружности радиуса R вокруг продольной оси пули. Обычно радиус закругления лежит в пределах R = (7,5+11) d, где d — калибр оружия. Центр дуги окружности для большинства пуль находится в плоскости верхнего основания ведущей части пули или смещен от нее на некоторую величину назад. Это смещение делается при больших радиусах дуги окружности, иначе пуля получается очень длинной. -ι Внешние очертания пули Очертания укороченной пули Ш
56 Боеприпасы Очертания головной части пули -Ч 1 1 Г^--^, Г p-f—£===^τΐ Внешняя баллистика рекомендует для пуль с большой скоростью иметь более длинную головную часть, чтобы уменьшить силу сопротивления воздуха. Длина головной части у существующих пуль находится в пределах Η = (2,0+3,5) rf, где d — калибр оружия. Длина берется тем больше, чем больше начальная скорость пули. Вершине головной части пули по технологическим соображениям придают форму полусферы с радиусом порядка г -0,075 d. Соотношения размеров головной части берут из соотношения (R-b)1 = (H-r + Ε)2 + b\ где b « R - 0,5 d. При заданной длине пули с увеличением значения Ε уменьшается длина головной части и увеличивается длина ведущей части. Таким образом удается в значительной степени влиять на характер траектории и получать сопряжение траекторий различных пуль для данного образца оружия, а также воздействовать на условия ведения пули по нарезам и прочности оболочки при выстреле. При разработке пуль для личного оружия головной части уделяется большое внимание. Здесь сталкиваются два противоречивых требования к пуле: она должна иметь хорошую обтекаемую форму при встрече с воздухом, а для большего останавливающего действия (быстрого и полного выведения противника из строя при попадании в любую часть тела), она должна быть максимально плоской. Поэтому идут на компромисс и головную часть пули делают: ♦ либо в виде полусферы; ♦ либо в виде параболоида вращения; ♦ либо в виде сочетания конической и сферической форм; ♦ либо в виде тупого конуса. Схематические разрезы обыкновенных пуль разных типов: а — оболочечная со стальным сердечником; б — оболочечная со свинцовым сердечником и плоской головной частью; в — безоболо- чечная с ведущими поясками; г — полу оболочечная с открытой плоской площадкой; д — полуоболочечная с утончением оболочки в головной части; е — полуоболочечная с «грибовидным» оголением сердечника; ж — полуоболочечная с экспрессивной пустотой; з — типа ACTION; и — полуоболочечная с составным сердечником
Устройство боевого патрона 57 Пули с тупой головкой не дают ри- кошетов. Для увеличения останавливающего действия пули в головной части делают канал или полость. Такая пуля, попадая в тело, максимально расширяется. Ведущая часть пули обеспечивает: ♦ прочное удерживание пули в нарезах во время ее движения по каналу ствола; ♦ прочность оболочки; ♦ надежную обтюрацию пороховых газов; ♦ надежное закрепление пули в дульце гильзы. Ведущая часть должна иметь цилиндрическую форму и длину, обеспечивающую выполнение предъявляемых требований. При выборе длины ведущей части идут на компромисс между двумя требованиями. Для лучшего направления движения пули в канале ствола и достаточной прочности оболочки выгодно иметь большую длину ведущей части. Большая длина ведущей части увеличивает требуемое усилие для врезания пули в нарезы, приводит к возможному поперечному разрыву оболочки и увеличенному износу поверхности канала ствола. Более короткая ведущая часть обеспечивает лучшее обтекание воздуха. Но при малой длине не исключены срывы пули с нарезов вследствие возрастания давления на оболочку со стороны боевых граней нарезов и недостаточное направление ее при движении в канале ствола, связанное с потерей устойчивости при полете. Поэтому длину ведущей части пули берут в пределах А = (1,0+1,5) rf, где d — диаметр канала ствола. Для большинства пуль, имеющих коническую хвостовую часть, длина ведущей части пули берется около одного калибра. Величина диаметра ведущей части пули dn имеет значение для обтюрации пороховых газов, надежности ведения пули по нарезам (без срыва), кучности стрельбы и живучести канала ствола. Практически установлено, что площадь поперечного сечения ведущей части пули Sn по отношению к площади поперечного сечения нарезной части S относится как Sn = (1,01+1,02)5, Необходимый избыток площади поперечного сечения пули над площадью поперечного сечения канала ствола получается также при равенстве где dH — диаметр канала ствола по нарезам. В этом случае бывает хорошая кучность стрельбы, а износ поверхности канала ствола наименьший. Обычно диаметр ведущей части лежит в пределах: для пуль калибра 6,5—8 мм dn = (1,03-1,04) rf; для пуль калибра 12,7 — 15 мм rfn = (1,02—1,03) 4 где d — калибр. Форма хвостовой части пули оказывает влияние на сопротивление воздуха при небольших (дозвуковых) скоростях полета. Если пуля имеет дозвуковую скорость, то целесообразно иметь удлинен-
58 Боеприпасы ную хвостовую часть в виде усеченного конуса с углом наклона образующей α = 6+9°. Хвостовая часть в виде усеченного конуса придает пуле более обтекаемую форму и уменьшает завихрение и область разреженного пространства, которые приводят к быстрой потере скорости. Длина хвостовой части пули обычно находится в пределах Д= (0,5+1) А Для пуль с высокой начальной скоростью полета, с небольшой дальностью стрельбы, когда скорость не снижается до скорости распространения звука, форма хвостовой части не имеет существенного значения и делается обычно цилиндрической. Ведущая и хвостовая часть в пистолетных и револьверных пулях обычно не различаются. Более того, для лучшей обтюрации пороховых газов в канале ствола и более благоприятного воздействия воздуха в полете у некоторых пуль выполняется донное углубление. Общая длина пули ограничивается ее весом и условиями ее устойчивости в полете и обычно не превосходит L5,5d. Конструктивно пули могут быть оформлены как оболоченные, полуобо- лоченные и необолоченные. Большинство современных пуль состоят из оболочки и сердечника. Такая конструкция объясняется тем, что пуля должна иметь возможно большую массу и сравнительно твердую поверхность, чтобы противодействовать срыву пули с нарезки. Оболочка пули служит для: ♦ обеспечения хорошего контакта пули с нарезами; ♦ уменьшения износа канала ствола; ♦ уменьшения «свинцевания» канала ствола; ♦ сохранения формы пули при прохождении через препятствие. Поэтому к оболочке предъявляются следующие основные требования: ♦ в меньшей степени влиять на износ ствола; ♦ лучше заполнять нарезы; ♦ не окисляться. Для оболочек применяют мельхиор (сплав 20—22 % никеля и 80—72 % меди; его недостаток — дороговизна); сталь, плакированную томпаком (биметалл). Томпак— это сплав 89—91 % меди с 9—10 % никеля. Оболоченная сталь содержит около 0,1 % углерода. Толщина покрытия томпаком 4—6 % от толщины оболочки. Для изготовления сердечников используют сурьмянистый свинец, который содержит 1,5—2 % сурьмы для повышения точки плавления сердечника, чтобы избежать его расплавления во время выстрела; сталь, помещенную в свинцовую рубашку. Иногда сердечник делают составным: переднюю часть мягкую, а заднюю твердой. Это обеспечивает проникновение пули в тело и поражение жизненно важных органов. Полуоболоченные пули имеют оболочку либо только на ведущей части пули, либо оголенной только головную часть. Полуоболоченные и необолоченные пули деформируются при встрече с целью! Вопросы, связанные с калибром пули, начальной скоростью, дульной энергией, останавливающим действием и пробивной способностью пули, будут рассмотрены в главе V (п. 1).
Устройство боевого патрона 59 Устройство специальных пуль: а — бронебойная; б — трассирующая; в — зажигательная; 1 — оболочка; 2 — свинцовая рубашка; 3 — сердечник; 4 — стаканчик; 5 — трассирую- щий состав; 6 — зажигательный состав; 7 — колечко; 8 — наконечник По назначению пули можно разделить на обыкновенные, бронебойные, трассирующие. Их устройство понятно из рисунков. Пули имеют различный вес в зависимости от их формы, размеров и внутреннего устройства. Для сравнительной оценки пуль по весу, а также при выборе вновь проектируемого образца принято пользоваться поперечной нагрузкой пули: Я Р= γ г/см2, где q — вес пули, г; S — площадь поперечного сечения пул, см2; nd2 о — ' 4 где d — калибр или коэффициентом веса пули, представляющим собой отношение веса пули к калибру: Я где q — вес пули, г; d — калибр, см через поперечную нагрузку Величины поперечной нагрузки обычно находятся в пределах: ♦ 9,5—12,5 г/см2 — для пистолетных пуль; ♦ 19—26 г/см2— для винтовочных пуль калибра 6,5—8 мм; ♦ 30—40 г/см2 — для пуль калибра 12,7—15 мм. Гильзы Гильза служит для объединения всех элементов патрона в единое целое; обтюрации пороховых газов; обеспечения процесса заряжания оружия; предохранения заряда от влияния внешних условий. Она состоит из двух основных частей: корпуса и дна. Корпус может иметь цилиндрическую, бутылочную форму. По форме корпуса гильзы получают свое название. Дно может иметь: ♦ либо выступающую закраину для фиксации в патроннике и контакта с зубом выбрасывателя; ♦ либо проточку с закраиной, не выступающей за габариты гильзы, для контакта с зубом выбрасывателя. В центре дна корпуса имеются гнездо для капсюля; наковальня, на которой бойком разбивается капсюль; затравочные отверстия, сквозь которые
60 Боеприпасы Устройство гильз: а, б — бутылочной формы; в, г — цилиндрической формы; 1 — дульце; 2 — скат; 3 — корпус; 4 — гнездо; 5 — закраина; 6 — капсюльное гнездо; 7 — наковальня; 8 — проточка; 9 — затравочное отверстие; 10 — перегородка к пороху подходит пламя разбитого капсюля. Цилиндрическая форма обеспечивает простоту изготовления, снаряжения и удобство использования в коробчатых магазинах. В патроннике она фиксируется передним срезом. Для удобства экстракции из патронника гильзы некоторых патронов снаружи имеют небольшую конусность. К недостаткам следует отнести зависимость длины гильзы от мощности патрона для данного калибра. С увеличением зарядной каморы возрастает длина, что влечет увеличение хода затвора, а это невыгодно сказывается на конструкции затвора, растет сила трения гильзы о стенки патронника, что затрудняет экстракцию. Из этих соображений цилиндрические гильзы используются в пистолетных патронах с небольшим давлением пороховых газов и малым объемом заряда. Гильзы бутылочной формы применяются в более мощных патронах. Бутылочная форма гильзы обеспечивает размещение сравнительно большего количества порохового заряда и лучшие условия заряжания и разряжания оружия. Бутылочная гильза имеет следующие части: дульце, скат, корпус и дно. Дульце служит для надежной фиксации пули в гильзе, которое имеет значение, в первую очередь для обеспечения надежного действия автоматического оружия. В ряде случаев, как например, у большинства пистолетных патронов, пуля не подвергается специальному креплению и достаточно надежно удерживается силами трения за счет посадки ее в дульце гильзы с некоторым натягом. Простейшим способом специального крепления пули является кернение дульца гильзы обычно в трех точках, которое не позволяет иметь большое пулеизвлекающее усилие (не более 20—40 кг у винтовочных патронов) и не обеспечивает надежной работы автоматического оружия при двойной ленточной подаче патронов.
Устройство боевого патрона 61 Более надежными способами крепления пули являются: ♦ завальцовка кромки гильзы в кольцевую канавку пули, которая обеспечивает нормальную работу автоматики и пулеизвлекающее усилие до 120 кг; ♦ завальцовка стенки дульца в одну или две кольцевые канавки пули. Применяется при больших темпах стрельбы, особенно при двойной ленточной подаче патронов; ♦ обжимка дульца гильзы в расширенную кольцевую канавку. При выборе способа крепления пули предпочтение отдается тому, который обеспечивает наибольшую работу пуле- извлекающего усилия при небольших величинах самого усилия. Как показывает практика, для надежного крепления пули достаточно, чтобы длина дульца находилась в пределах: & =1+1,25 * где d — калибр. Внутренний диаметр дульца определяется диаметром ведущей части пули и натягом посадки пули в дульце d < " 1+q ' где dn — диаметр ведущей части пули; q — величина натяга, равная 0,006-0,010. Наружный диаметр дульца выражается через внутренний и толщину стенок d=dn+2t=- ■+2L· 1+ί где ta — толщина стенок дульца. Длину дульца выбирают из условия надежного удержания пули. Способы крепления пули в дульце гильзы: а, б — кернением дульца; в, г — завалъцов- кой кромки дульца; д, е — завалъцовкой стенки дульца; ж, з — обжимом дульца Толщину стенок корпуса у ската определяют из относительной величины 2t т = -J-= 0,05-0,10, где dc — наружный диаметр гильзы у ската дульца; tc — толщина стенок ската. Длину ската определяют из зависимости где а — угол конусности ската; dc — наружный диаметр основания ската; da — наружный диаметр дульца. Корпус гильзы служит для размещения порохового заряда. Толщину стенок корпуса делают переменной. Она уменьшается от дна к дульцу таким образом, чтобы внутренняя поверхность приближалась к цилиндрической.
62 Боеприпасы Толщину стенок корпуса гильзы рассчитывают для каждого участка, начиная от дна гильзы по зависимости d L '= —Л. dr lm+x где tnd — толщина стенки и диаметр гильзы на удалении χ от сечения, с которого стенка сопрягается с дном одним радиусом г и имеет размеры tr и dr\ tr — толщина стенки у дна гильзы; dr — наружный диаметр гильзы у дна. Величины tr и dr находятся из относительной величины тг = ^=0,15-0,20. dr Длина стенок гильзы определяется из зависимости { ™rdrVb * 2/(/>тах-тгаУ где аь — предел прочности металла гильзы: σ, — предел текучести металла гильзы; Ртгх — максимальное давление пороховых газов;/— коэффициент. При изготовлении гильз довольно существенное значение имеет соотношение продольных и поперечных размеров. Для этого используется коэффициент бутылочности, представляющий собой отношение среднего внутреннего диаметра гильзы к калибру где dcp — средний внутренний диаметр гильзы; d — калибр. Точнее ψ определяется через приведенные длины где /0 — приведенная длина каморы; lk — длина гильзы от ее дна до дна пули при вложении ее в патроне. Приведенной длиной каморы /0 во внутренней баллистике называют длину цилиндра, который имеет площадь поперечного сечения канала оружия, а объем — в точности равный объему гильзы, в которую помещен заряд 0 S где S — площадь поперечного сечения канала ствола; W— внутренний объем гильзы. При равном внутреннем объеме гильзы, но при различном коэффициенте бутылочности диаметр и длина гильзы будут различными. Дно является основой всей гильзы. Диаметр дна оказывает влияние на затвор. От его диаметра зависит диаметр дна гильзы, а длина ствольной коробки и длина затвора — от длины гильзы. Толщина дна гильзы определяется из следующих соображений: ♦ в автоматическом оружии гильза начинает иногда извлекаться еще при большом давлении в канале ствола, поэтому тонкие стенки не должны обнажаться до снижения давления; ♦ толщина дна гильзы должна быть такой, чтобы им перекрывался вырез для головки выбрасывателя на казенном срезе ствола во избежание выпучивания в него стенки гильзы при выстреле; ♦ должно обеспечиваться надежное крепление капсюля; ♦ должна быть обеспечена прочность желобка для зацепа выбрасывателя, а также прочность самой гильзы у дна.
Устройство боевого патрона 63 Толщину дна гильзы с невыступаю- щей закраиной берут из зависимости hm = (0,40+0,45) dm, где dm — диаметр донной части патрона. Для гильзы с выступающей закраиной hm = (0,32+0,37) dm. Место перехода дна гильзы к внутренним стенкам гильзы делают скру- женным с радиусом скругления: ♦ гв = 1—2 мм для нормального калибра; ♦ гв = 3—4 мм для большого калибра. Диаметр капсюльного гнезда берут таким, чтобы он обеспечивал натяг й d„=- 1 + ί где dr — наружный диаметр капсюля; dKr — диаметр капсульного гнезда; q — натяг, равный 0,020—0,025. Глубину капсюльного гнезда находят из следующей формулы: h — h Л- ρ "кг min "ύ. max ^ 1 mm e2i где hK — высота капсюля; ех — минимальный зазор между торцом капсюля и дном капсюльного гнезда, равный 0,1 мм; е2 — глубина посадки капсюля, равная 0,2—0,4 мм. Для удобства вставки капсюля в дно по его кромке делают фаску 0,5 мм под углом 30°. Аналогично определяют высоту наковальни = A„ + еъ min + ег где е3 — расстояние от фольги ударного состава до наковальни, равное 0,20— 0,02 мм. Прямое затравочное отверстие Диаметр наковальни берут равным dH = (0,4+0,5) dKri где dKr — диаметр капсюльного гнезда. Вершину наковальни делают полусферической. Для прохода пламени от ударного состава к пороховому составу в дне гильзы сверлят два затравочных прямых или наклонных отверстия. В некоторых видах патронов делают одно затравочное отверстие. Диаметр затравочного отверстия выбирают равным: ♦ при двух отверстиях d3Q = (0,13^-0,18) tfKr; ♦ при одном затравочном отверстии d3Q = (0,20+0,25) dKr. Толщина перегородки берется равной где hm — высота дна гильзы; hKr — глубина капсюльного гнезда h„>0,2dKri dKr — диаметр капсюльного гнезда. Особое внимание обращают на закраину, так как ее недостаточная прочность может повлечь неизвлечение гильзы из патронника, а это задержка в стрельбе. Поэтому толщину закраины берут равной h3K = (0,09+0,13) dm,
64 Боеприпасы где dm — диаметр гильзы у закраины или кольцевой проточки, ширину закраины или глубину проточки равной Ьж = (0,6*0,9) Лзк В месте соединения закраины с корпусом гильзы или дном проточки делают скругление радиусом г = 0,5 мм для большей прочности. Ширину кольцевой проточки берут равной Лпр = (1,0+0,5) /*зк, а на передней стенке делают скос под углом 45°. Изготовляют гильзы из латуни или мягкой стали, покрытой томпаком либо слоем меди, в отдельных случаях — лаком. Изготовление гильз осуществляется методами давления (вытяжка, обжим) в холодном состоянии с термообработкой (отжигом). На рисунке показаны некоторые стадии изготовления гильзы. Недостатки металлических гильз: ♦ большой «мертвый вес»; ♦ высокая стоимость производства; Поперечные сечения гильзы в процессе ее изготовления: а — на последнем отжиге; δ — на последней вытяжке; в ^- после обжима ♦ частые отказы механизма выбрасывания стреляных гильз; ♦ дефицитность материалов для производства гильз. Вот поэтому пытаются разработать безгильзовые боеприпасы. Пороховой заряд Величина порохового заряда определяется его плотностью. Плотность заряда — это отношение веса заряда к объему зарядной каморы где ω — вес заряда, г; w — объем зарядной каморы, дм3. Следует иметь в виду, что с увеличением плотности заряда уменьшается объем гильзы, а уменьшение объема гильзы уменьшает размеры патронника, ствольной коробки и затвора как в поперечном^ так и продольном направлениях, что приводит к выигрышу в весе оружия. Но с другой стороны, увеличение плотности заряда сопровождается повышением максимального давления в канале ствола. Поэтому плотность заряда определяется заданными размерами гильзы и допустимым максимальным давлением в канале ствола (см. также главу III). Для порохового заряда используется пироксилиновый порох с пластинчатой, трубчатой одноканальной или се- миканальной формой зерен. Для личного оружия зерна берут малых размеров, чтобы они успели сгореть до вылета пули из канала ствола. У револьвера, например, размер пластинок 0,1 χ 1,1 χ 1,0 мм.
Устройство боевого патрона 65 Вес подбирают таким образом, чтобы получить требуемую начальную скорость пули при минимальном максимальном давлении. Так у пистолетных патронов величина заряда 0,5 г, у винтовочных— 3,25 г, у крупнокалиберных — 18 г. Капсюли Капсюль служит для воспламенения порохового заряда. Существуют капсюли к: револьверными пистолетным патронам; винтовочным патронам; крупнокалиберным патронам. Капсюль состоит из колпачка, ударного состава и фольгового кружочка. Колпачок служит для сборки элементов капсюля и изготавливается из красной меди либо латуни. Вставляется капсюль в капсюльное гнездо дна гильзы с натягом. Внутри колпачок покрывается лаком, чтобы не было контакта металла с ударным составом. Ударный состав обеспечивает безотказное воспламенение порохового заряда. В его состав входят компоненты: гремучая ртуть, хлорид калия и антимоний. Гремучая ртуть является инициирующим веществом в ударном составе. Ее достоинства: ♦ сохраняет свои качества при длительном хранении; ♦ обеспечивает надежность действия; ♦ легко воспламеняется от удара; ♦ сравнительно безопасна. Недостаток — интенсивно взаимодействует с металлом ствола, что способствует усилению коррозии ствола, альмагированию (покрытию ртутью) колпачка капсюля, что приводит к са- Капсюл ь: [ / — колпачок; ? _ ФХГ" ; Y\ 2 — ударный со- ^УлШЩтщшщшщЩкЛ став; 3 — фоль- ; ^^^^^^^^^/2 говый кружок ^ffffffo^f/fr^^ 2 мопроизвольному его растрескиванию, ведущему к прорыву пороховых газов. Поэтому колпачок внутри лакируют. Хлорат калия является окислителем в ударном составе, осбеспечивает полное сгорание его компонентов, увеличивает температуру горения ударного состава и облегчает воспламенение пороха. Антимоний является горючим веществом в ударном составе. Например, ударный состав винтовочного капсюля содержит: гремучей ртути 16 %, хлората калия 55,5 % и антимония 28,5 %. Для предохранения от проникновения влаги ударный состав сверху покрывается фольгой. На Западе используют капсюли системы Боксера, имеющего неагрессивный ударный состав. Крепление капсюля в капсюльном гнезде: а — кернением в трех точках; б — кернением по окружности
66 Боеприпасы Чтобы избежать выпадения капсюля при резкой подаче патрона вследствие резкого смещения патрона при подаче в патронник, осуществляют крепление его в капсюльном гнезде либо кернением в трех точках, либо кернением по окружности. 4. СПОСОБЫ ФИКСАЦИИ ПАТРОНА В ПАТРОННИКЕ Существуют следующие способы фиксации патрона в патроннике: ♦ гильза упирается передним срезом в уступ патронника. Используется для цилиндрических гильз в пистолетах. Недостаток — малая площадь фиксации; ♦ гильза упирается закраиной в казенный срез ствола. Достоинства: прочная фиксация; не требуется большой \/Ж///МШ&^"М"7Я> Способы фиксации гильзы в патроннике: а — упор передним срезом в уступ патронника; б — упор ската в скат патронника; в — упор цилиндрического выступа в уступ патронника; г — упор выступающей закраины в казенный срез ствола точности изготовления гильзы по длине. Недостатки: закраина увеличивает поперечные размеры затвора, а следовательно, и вес оружия; усложняет условия подачи из магазина; усложняется обработка пенька казенника из-за специального выреза для выбрасывателя; уменьшается емкость магазина; гильза упирается своим скатом в скат патронника. Достоинства: удобство подачи; меньший поперечный размер затвора; упрощается конструкция пенька ствола. Недостаток — требуется более высокая точность изготовления гильзы и патронника; гильза упирается своим цилиндрическим выступом в уступ казенника. Гильза этого типа имеет в донной части утолщение стенок, образующее упор, который и фиксирует положение гильзы в патроннике, патронник в этом случае должен иметь соответствующую расточку. Достоинство — устраняет недостатки гильз с закраиной. Недостаток — приводит к излишнему утяжелению гильзы. Этот способ используется в системах крупного калибра и приведен для расширения кругозора читателя.
Отечественные боеприпасы 67 5. ПАТРОНЫ КОЛЬЦЕВОГО ВОСПЛАМЕНЕНИЯ Патроны кольцевого, или бокового, воспламенения имеют полую внутри закраицу, в которой равномерно по окружности, в углублении размещен ударный состав. Калибр обычно примерно равен диаметру канала ствола по дну нарезов. Пуля обычно безоболоченная весом 2,4—2,6 г, на поверхности пули — 3—4 ведущих пояска, а в донной части — углубление, улучшающее обтюрацию и ее ведение по нарезам, а значит, и точность стрельбы. Кроме того, 1—2 желобка между поясками используются для помещения смазки, а один — для фиксации пули в гильзе. Вес заряда — от 0,06 до 0,13 г, а всего патрона — 3,3—3,6 г; максимальное давление в стволе достигает 1300кг/см2; калибр — .22 (5,6 мм). За границей наибольшее распространение получили патроны семей- Обозначение типов патронов Патрон характеризуется двумя параметрами: калибром и длиной. Запись эта производится через знак умножения. Например: 5,45 х 18 мм; 6,35 χ 15,5 мм. Если гильза имеет закраину, то добавляется буква R или две буквы HR. Например: 7,65 х 17R. Может добавляться марка оружия или фирма. Например: 9 х 19 мм «Парабеллум»; (9 х 19 мм Пар);. 38 S&W. ства .22LR (Long Rise — длинный винтовочный). В России выпускают патроны под названием «Олимп», «Темп», «Юниор» (со стальной или латунной гильзой), «Снайпер» и «Рекорд». Достоинства таких патронов: относительная дешевизна; малые размеры; достаточное останавливающее действие для использования в качестве оружия самообороны. Патрон кольцевого воспламенения калибра .22: 1 — пуля; 2 — гильза; 3 — порох; 4 — воспламеняющий состав Могут быть еще обозначения: АСР (лат.) — автоматический пистолет Кольта; АКП (рус.) — то же; Си — специальный (С-В — «СПЕ- ШИЭЛ»); Бер — Бергман; Д — длинный; К — короткий; С-В — Смит-Вессон; ЛР — «Лонг Рейфл» — длинный винтовочный. 6. ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ БОЕПРИПАСЫ
68 Боеприпасы Револьверный патрон «Наган» Это единственный револьверный патрон, который имеется в России в больших количествах. Патрон имеет тупоконечную оболо- ченную пулю; оболочка плакированная (первоначально была мельхиоровая). Гильза латунная с выступающим фланцем (закраиной) по наружной поверхности, коническая. Особенностью патрона является глубокая посадка пули в удлиненной гильзе, оставляющая кромку дульца гильзы свободной. Этой кромкой гильза входит в казенную часть канала ствола и обеспечивает полную обтюрацию пороховых газов. Основные характеристики: Калибр 7,62 мм Вес патрона 11,6—12,8 г Вес пули 6,7—7 г Вес заряда 0,3 г Длина патрона 38,73 мм Длина пули 16,51 мм Объем камеры заряжания 0,72 — 0,83 см3 Макс, давление газов 1350 кг/см2 7,63-мм патрон «Маузер» и 7,62-мм патрон ТТ Патрон «Маузер» появился в России вместе с большой партией закупленных пистолетов «Маузер» К-96. Для пистолета Токарева (ТТ) за основу был взят этот патрон, но доработан в соответствии с требованием максимальной унификации — основного принципа советской промышлен- Патроны «Маузер» (слева) и ТТ ности. Сохраняя всю оригинальность патрона «Маузер», калибр был уменьшен с 7,63 до 7,62 мм, капсюль был заменен на револьверный (наган) и увеличена проточка на гильзе для зацепа выбрасывателя, что обеспечивало надежное извлечение гильзы. Изменился и внешний вид пули — увеличение радиуса оживала сделали ее головную часть более длинной по сравнению с прототипом. Пуля с плакированной оболочкой и свинцовым сердечником закрепляется в гильзе круговым обжимом дульца с керне- нием. Гильза латунная или стальная (без покрытия) бутылочной формы без выступающего фланца, с кольцевой проточкой у дна для зацепа выбрасывателя. Основные характеристики Калибр 7,62 мм Вес патрона 10,2—11 г Вес пули 5,52 г Вес заряда 0,48—0,52 г Длина патрона 34,85 мм Длина гильзы 24,7 мм Длина пули 16,3 мм
Отечественные боеприпасы 69 Объем камеры заряжания 0,93 см3 Максимальное давление газов ..2100 кг/см2 Начальная скорость пули 420 м/с Патрон ТТ имеет наибольшую начальную скорость пули из всех револьверных и пистолетных патронов. Это обеспечивает настильную траекторию, позволяющую вести прицельный огонь на большие дистанции, и пробиваемость бронежилетов и касок. Пуля патрона ТТ пробивает солдатскую каску навылет, 15-см сосновый брус, бронежилет 2-го класса. Пуля югославского ТТ проходит около 20 см дерева (в досках различной толщины). Объясняется это тем, что количество кинетической энергии на площадь пули (удельная нагрузка) у патрона ТТ почти в два раза больше, чем у мощных пистолетов калибра 9—10 мм. В 1943 г. появилась трассирующая пуля, а в 1951-м свинцовый сердечник был заменен стальным. Чтобы сохранить требуемый вес, длина пули была увеличена до 16,5 мм. К пистолету ТТ выпускались следующие патроны: ♦ с пулей со свинцовым сердечником, биметаллической оболочкой и латунной гильзой; ♦ с пулей со свинцовым сердечником, стальной оболочкой и стальной гильзой (военный выпуск); ♦ с пулей со свинцовым сердечником, стальной оболочкой и латунной гильзой (военный выпуск); ♦ с пулей со свинцовым сердечником, биметаллической оболочкой и гильзой (выпуск 1950-х гг.); ♦ с бронебойно-зажигательной пулей П-41 (имела закаленный сердечник); Типы пуль, использовавшихся в патронах ТТ: а — обыкновенная со свинцовым сердечником П; б — обыкновенная со стальным сердечником Пет; в — бронебойно-зажигателъ- ная П-41; г, д — трассирующие ПТ выпуска соответственно 1940-х и 1950-х гг. ♦ с трассирующей пулей и латунной гильзой. Приведенный перечень свидетельствует о больших возможностях различных комбинаций при создании патронов. Высокая пробивная способность пули пистолета ТТ, большие их запасы на скла- Маркировка патронорв ТТ
70 Боеприпасы дах, повышенная индивидуальная защита (бронежилеты), которые снизили эффективность 9-мм патрона ПМ, заставляют обратить серьезное внимание на патрон ТТ, как на патрон для создания современных образцов стрелкового оружия. Он верно служил в годы Великой Отечественной войны в пистолетах-пулеметах Дегтярева, Шпагина, Судаева. 9-мм патроны ПМ и ПММ Патрон разработан Б. В. Семиным. 9-мм пистолетный патрон к пистолету Макарова (ПМ) имеет пулю со свинцо- £**& Патроны ПМ и их маркировка: а — с биметаллической гильзой и пулей со стальным сердечником; б — с полуобо- лочечной пулей; в — с трассирующей пулей вым сердечником и плакированную томпаком оболочку. Пуля посажена в гильзу с натягом. Гильза имеет цилиндрическую форму с невыступающим фланцем, образованным кольцевой проточкой. Базой для гильзы ПМ послужила гильза патрона ТТ, обрезанная до 18 мм, выпуск которой был отработан промышленностью. Первоначально гильзы изготовлялись из латуни, но потом были заменены стальными. В настоящее время патрон имеет пулю со стальным сердечником и биметаллическую гильзу. Основные характеристики Калибр 9 мм Вес патрона 10 г Вес пули 6,1г Вес заряда 0,25 г Длина патрона 25 мм Длина гильзы 18,1 мм Длина пули 12,35 мм Объем камеры заряжания 0,56 см3 Максимальное давление газов .. 1200 кг/см2 Выпускаются следующие патроны ПМ: ♦ с полуоболоченной пулей, имеющей срезанную головку и углубление внутри (экспансивная пуля); ♦ с полуоболоченной пулей со свинцовым сердечником; ♦ с пулей со стальным сердечником; ♦ с трассирующей пулей. Если пуля патрона ПМ имеет останавливающее действие удовлетворительное, особенно экспансивная пуля, то с пробивным действием дело обстоит не очень хорошо. Кроме того, при попадании в плотные преграды под углом оболочка пули мгновенно разру-
Отечественные боеприпасы 71 шается, освобождая сердечник. Он, в свою очередь, имеющий идеально круглую поверхность, может и рикошетировать. Невысокие останавливающее и пробивное действия патронов ПМ привели к их модернизации. Был разработан патрон ПММ (пистолет Макарова модернизированный). Применение новых по- рохов повысило начальную скорость пули. Был изменен вид пули — сферическую часть пули заменили конической с площадкой. Дальнейшая модификация идет по пути упрощения и удешевления пули. Ее последние безоболоченные варианты выполнены спеканием из порошковых материалов. Высокая начальная скорость этой пули (VHa4=425 м/с) дает хорошую пробивную способность. На расстоянии 10 м пуля пробивает стальную пластину толщиной 4 мм или про- тивоосколочный жилет Ж-81. Показатели пробивного и останавливающего действия не уступают патрону 9 х 19 мм «Парабеллум». 9-мм патрон А. Юрьева По этому материалу автор имеет скудные сведения. Известно, что пуля сконструирована по принципу тупоголового бронебойного снаряда с выступающим сердечником. Это дает высокое пробивное действие. Пуля гаранти- рованно пробивает бронежилеты 1—3-го классов на дальности 100 м. Вес патрона — 11 г; начальная скорость пули — 420 м/с; величина гильзы — 21 мм. Патрон обозначается 9 χ 21 мм и используется в отечественном армейском пистолете «Гюрза», состоящем на вооружении отрядов спецназа. 5,45-мм патрон ПСМ 5,45-мм патрон был разработан в 1979 г. инженерами А. И. Бочиным, А. Д. Денисовой, Л. С. Николаевой и другими под пистолет самозарядный малогабаритный (ПСМ). Пуля имеет биметаллическую оболочку, в передней части размещается стальной сердечник, в хвостовой — свинцовый сердечник. Стальной сердечник предназначен для усиления пробивной способности, свинцовый — для улучшения баллистических характеристик пули. Гильза бутылочной формы латунная или стальная. Основные характеристики Калибр 5,45 мм Вес патрона 4,8 г Вес пули 2,4—2,6 г Вес заряда 0,25 г Длина патрона 25 мм Длина гильзы 18 мм Объем камеры заряжания 0,25 см3 Максимальное давление газов 1300 кг/см2 Начальная скорость пули 320 м/с Дульная энергия со стальным сердечником 119 Дж со свинцовым сердечником 129 Дж 24,90 5,64 5,83 6,00 \-** 7,38 / 7,55 7,55 ► 17,80 Патрон ПСМ
72 Боеприпасы Высокая начальная скорость и наличие стального сердечника обеспечивают пуле высокую пробивную способность. Пуля пробивает бронежилеты 2-го класса, тогда как пуля ПМ — только 1-го класса. Патрон 9 х 19 мм «Парабеллум» Разработан в 1908 г. под пистолет «Парабеллум» (Люгер). Основой послужил патрон 7,65 мм «Маузер». Его гильзу урезали и соединили с 9-мм пулей. За свои баллистические качества получил широкое распространение. Это основной патрон армий стран НАТО. Вместе с пистолетом «Беретта» 92FS поступил на вооружение армии США. Есть основание считать, что он либо его аналог будет принят в России на вооружение. Выпускается с латунной и стальной гильзой с пулями, имеющими головную часть в виде усеченного конуса (пуля «К»), и ожевальной формой (пуля «О»). Все оболоченные пули и имеют сердечник стальной либо свинцовый. Сей- 29.70 9,03 9,65 9,93 9,96 /% Ϊ 1 т LM • 1 Ει 3' ЪшшшшЖьШ 19,15 IL ι 9 1 час патрон стандартизован. Разработаны трассирующие и зажигательные пули. Выпускается в Бельгии, Франции, ФРГ, Англии, Швеции, ЮАР, Италии, Израиле, США. Основные характеристики Калибр 9 мм Вес патрона 12,3 г Вес заряда 0,35 г Вес пули 7,45—8 г Длина гильзы 19 мм Начальная скорость пули .... 396—400 м/с Удельное давление газов 2000 кг/см2 Дульная энергия 490 Дж 9-мм патрон «Браунинг короткий» Для нас он интересен тем, что явился основой для патрона к служебному оружию 9 х 17 мм. Основные характеристики Калибр 9 мм Длина гильзы 17 мм Вес пули 6,15 г Вес заряда 0,25 г Длина патрона 25 мм Конструкция пули аналогична пуле ПМ. 25,00 9,02 9,50 9,50 9,50 v^ —► 17,30 Патрон «Парабеллум» Патрон «Браунинг короткий»
Отечественные боеприпасы 1Ъ 7,62 χ 54R патроны к винтовке Мосина В 1889 г. полковник Роговцев на базе нового сорта бездымного пороха, изобретенного Д. И. Менделеевым, разработал трехлинейный (7,62-мм) патрон, под который была создана русская трехлинейная винтовка обр. 1891 г. В 1908 г. тупоконечную пулю заменили на остроконечную (легкую) пулю, которая прослужила до JIJjI 1953 г. II ПНИ ^ 1930-м мельхиоровую I/ !l™ оболочку пули и латунную гильзу заменили на биметаллические (сталь, плакированную томпаком). Патроны выпускались с тяжелой пулей Д, с трассирующей пулей Т-30, Т-46, бронебойной Б-30, броне- бойно-зажигательной пулей Б-32, бронебойно-трассиру- ющей БТ. В послевоенные годы номенклатура была сокращена. В 1953 г. оставили патрон с пулей ЛПС, имеющий стальной сердечник, и снайперский патрон Сн ПС, или ПС, для винтовки Драгунова СВД. Основные характеристики Калибр 7,62 мм Вес патрона 22,5 г Вес пули 9,6 г Вес заряда 3,25 г Начальная скорость пули 810 м/с Дульная энергия пули 1150 Дж \\Щ 7,62 χ 39 мм промежуточный патрон Это укороченный патрон к винтовке обр. 1891/30 гг. Разработан в 1943 г. и выпускается с обыкновенными (со стальным сердечником), трассирующими, бронебойно-зажигательными и зажигательными пулями (см. рис. на стр. 59). Обыкновенная пуля состоит из стальной плакированной томпаком оболочки и стального сердечника. Между оболочкой и сердечником имеется свинцовая рубашка. В оболочке трассирующей пули спереди помещен сердечник из сплава свинца с сурьмой, а сзади — стаканчик с запрессованным трассирующим составом. Бронебойно-зажигателъ- ная пуля состоит из оболочки с томпаковым наконечником, стального сердечника со свинцовой рубашкой и зажигательного состава, находящегося в свинцовом поддоне. Зажигательная пуля состоит из оболочки, томпакового наконечника, зажигательного состава, стального сердечника, свинцовой рубашки и стаканчика с трассирующим составом. Основные характеристики Калибр 7,62 мм Длина гильзы 39 мм Вес пули 7,9 г Вес заряда 1,67 г Вес патрона 16,2 г Начальная скорость пули 710 м/с Дульная энергия пули 1991 Дж
74 Боеприпасы 5,45 χ 39 мм патрон М-74 Этот малоимпульсный автоматный патрон с пулей со стальным сердечником 7Н6 и с трассирующей пулей 7ГЗ был разработан группой инженеров под руководством В. М. Сабельникова Пуля 5,45-мм патрона разработана «на грани» устойчивости, т. е. устойчиво летит в воздухе и начинает «кувыркаться» при попадании в более плотную среду — живые ткани, дерево и т. д. Это достигнуто за счет смещения центра тяжести к донной части пули. Для обеспечения потери устойчивости в плотной среде сердечник расположен в оболочке пули с зазором в передней части пули. Перед сердечником и рубашкой в передней части имеется пустота, обеспечивающая смещение центра тяжести пули и неустойчивость в плотной в сравнении с воздухом среде. Основные характеристики Калибр 5,45 мм Вес патрона 10,6 г Вес пули 3,25 г Вес заряда 1,85 г Начальная скорость пули 900 м/с Дульная энергия пули 1316 Дж
ГЛАВА V ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ В ходе развития и эксплуатации стрелкового оружия были выявлены общие свойства, которыми оно должно обладать, независимо от класса и вида. Знание комплекса основных свойств оружия помогает правильно оценивать образцы оружия и своевременно ставить задачи по дальнейшему их совершенствованию, более полно учитывать эксплуатационные требования как при разработке тактико-технического задания на проектирование, так и при проектировании нового оружия, более полно составлять программы испытаний новых образцов оружия, правильно оценить их свойства еще до того, как они будут приняты на вооружение армии. Можно сказать, что требования выступают как желаемые свойства, а свойства как реализованные требования. Кроме общих свойств, существуют так называемые частные свойства, специфичные для конкретного вида или образца оружия. Так, частные свойства револьвера отличаются от частных свойств автомата (штурмовой винтовки). Всю совокупность свойств стрелкового оружия можно разделить на следующие группы: ♦ боевые свойства; ♦ конструктивные свойства; ♦ служебно-эксплутационные свойства; ♦ производственно-эксплуатационные свойства. Боевые свойства Под боевыми свойствами оружия понимается совокупность таких свойств оружия, которые характеризуют возможность огневого, воздействия на противника при нормальном техническом состоянии и безотказном действии. Боевые свойства и качества оружия обычно рассматриваются с трех сторон: мощность стрельбы, маневренность и надежность действия оружия.
76 Основные свойства стрелкового оружия Мощность стрельбы оружия Мощность стрельбы оружия измеряется общим количеством энергии, которой обладают пули, попавшие в цель в единицу времени. Для ее измерения существует зависимость М=Епр, где Ε — энергия пули у цели; η — число выстрелов в минуту (боевая скорострельность);/? — вероятность попадания. Энергия пули у цели определяется из следующей зависимости Ε-νϊ- где q — вес пули; vc — скорость пули у цели; g — ускорение свободного падения. Так как вес пули при стрельбе из одного вида оружия считается постоянным, то энергия пули у цели увеличивается только за счет скорости у цели. Поскольку дистанция до цели не меняется, то скорость пули у цели зависит только от начальной скорости и от баллистических свойств пули, которые определяются ее формой. Следовательно, чем совершеннее форма пули, тем больше ее скорость и энергия у цели. С увеличением дальности стрельбы уменьшается скорость пули у цели и, следовательно, уменьшается мощность стрельбы. С возрастанием скорострельности увеличивается мощность стрельбы. Поэтому автоматическое оружие является мощным оружием, особенно при большой вероятности попадания. Однако меткость у автоматического оружия ниже, чем у неавтоматического и самозарядного, поскольку на рассеивание пуль дополнительно влияет еще колебание оружия. Вот почему переходят к стрельбе очередями, содержащими по три выстрела. С увеличением вероятности попадания увеличивается и мощность стрельбы. Вероятность попадания характери- зуетметкость стрельбы. Она зависит от многих факторов, которые совместно вызывают так называемое рассеивание стрельбы. В понятие мощности стрельбы входят баллистические свойства: ♦ эффективность (действенность) пули по цели; ♦ меткость стрельбы; ♦ дальнобойность оружия; ♦ скорострельность оружия. Под эффективностью, или действием пули по цели, понимается тот эффект, который она производит, будучи выпущенной из данного образца оружия и попадая в заданную цель на рассматриваемой дальности. Применительно к оружию, предназначенному главным образом для поражения живой силы противника, практический интерес представляет прежде всего убойное действие пули, обеспечивающее поражение живых целей вследствие нарушения функций организма. Для револьверов, пистолетов и пистолетов-пулеметов, применяемых для стрельбы на близкое расстояние, важной является та сторона убойного действия, которая называется останавливающим действием, то есть способность пули наиболее быстро расстраивать жизненные функции организма, немедленно лишая противника
Общая часть 11 возможности владеть своим оружием и способности к дальнейшему сопротивлению. Убойное (останавливающее) действие пули определяется проникающим (пробивным) и боковым действием пули. Убойность пули характеризуется живой (кинетической) силой удара, т. е. энергией пули в момент встречи с целью. Так, для вывода человека из строя достаточно энергии, равной 8 кгм, а животного — около 20 кгм. В качестве количественной характеристики убойного действия пули может быть принята потеря кинетической энергии пули при встрече с целью АЕ = 34 · 103 Xd2 (1 + 1,8 ■ Ю5 vc2) кгм, где d — калибр оружия, м; vc — скорость пули при встрече с целью, м/с; λ — коэффициент, характеризующий относительное влияние формы пули на ее убойное действие. Если принять для 7,62-мм винтовочной пули λ = 1, то для других пуль его можно определить по следующей экспериментальной зависимости: λ = 1,91 -0,35Ш, где h — длина головной (оживальной) части пули. Убойность пули зависит от ее пробивной способности, бокового действия, скорости и останавливающего действия. Пробивное действие пули характеризуется глубиной ее проникновения в преграду определенной плотности. Вопрос о пробивной способности пули сейчас встал довольно остро в свя- зи с внедрением индивидуальных средств защиты — всевозможных бронежилетов. На глубину проникновения влияют: живая сила пули в момент встречи с преградой; калибр и вес пули; угол встречи с преградой; свойства пробиваемой среды. Глубина проникновения пули в преграду может быть рассчитана приближенно по следующей эмпирической зависимости: 5=0,151-^-T-lg(l + -v;)DM, bXd2 a где q — вес пули, кг; d — калибр пули, м; vc — скорость пули при встрече с преградой, м/с; /—коэффициент, характеризующий относительное влияние формы пули на ее проникающую способность; a, b — коэффициенты, характеризующие механические свойства преграды (определяются опытным путем). Пробивная способность считается пропорциональной удельной энергии пули в момент встречи с преградой. Удельная энергия пули — это отношение кинетической энергии пули к площади ее поперечного сечения. Напомним, что кинетической энергией, или живой силой, называется произведение половины массы тела на квадрат его скорости mv2 Е = > 2 где т — масса тела; ν— скорость тела. Тогда удельная энергия пули равняется где q — вес пули; v0 — начальная скорость пули; S — площадь поперечного сечения.
78 Основные свойства стрелкового оружия Отсюда видно, как сказывается вес пули, который зависит от калибра, на пробивную способность пули. Скорость пули влияет на величину удельной энергии, с одной стороны, а с другой, как свидетельствует полевая хирургия, пуля с большой скоростью при попадании в органы, богатые жидкостью (мозг, печень и др.), на близких дистанциях дает ранения, которые напоминают действие разрывной пули. Боковое действие пули — это способность пули поражать области организма, расположенные по соседству с пулевым входом. Боковое действие пули зависит от ее величины устойчивости и способности к деформации. Величина устойчивости пули зависит от формы пули и стабильности положения ее центра тяжести. Так, остроконечные пули, у которых сравнительно легкая головная часть и расположение центра тяжести ближе к донному срезу, создают условия для изменения движения при попадании в тело. Это вызывает больший боковой эффект, чем у тупоголовой пули. Пули со смещенным центром тяжести, который создает комбинированный сердечник, обладают способностью кувыркаться при попадании в тело, что вызывает большое боковое действие. Останавливающее действие пули — это способность пули передавать максимум своей кинетической энергии телу при минимальном проникновении внутрь тела. Оно зависит от калибра, массы и скорости пули; места попадания пули в живой организм; глубины раневого канала; бокового действия пули; величины удельной энергии пули и ее конструкции. ι > Часть из перечисленных факторов была разобрана выше, другая не требует пояснений. Мы остановимся на рассмотрении влияния только двух факторов: калибра пули и ее конструкции. Пули малого калибра могут даже убивать, но их останавливающее действие ничтожно. Многие конструкторы различными способами пытались повысить эффективность малокалиберного оружия: использовались патроны, обеспечивающие высокую начальную скорость пули, создавались пули с высокой поперечной нагрузкой, экспансивные пули и т. п. В результате было создано боевое оружие малых калибров с длинным стволом, которое используется сегодня в армиях большинства стран, но в области создания короткоствольного оружия успеха пока недостигнуто. На основании опыта боевых эпизодов было установлено, что останавливающее действие пистолетной пули воз- ростает с увеличением ее калибра. Пули большого калибра глубоко не проникают, но наносят сильный контузя- щий удар, немедленно парализующий весь организм. Однако увеличение калибра связано с: ♦ увеличением мощности патрона, что приводит к увеличению отдачи; ♦ уменьшением удельной нагрузки пули, что приводит к снижению ее баллистических качеств; ♦ увеличением габаритов боеприпасов, что приводит к уменьшению количества зарядов в оружии. По конструкции пули разделяются на обыкновенные и экспансивные.
Общая часть 79 Обыкновенная пуля, если она не попала в жизненно важные центры, не раздробила костей, может навылет пройти через тело и не лишить возможности сопротивляться противника. Экспансивная пуля, так же как и обыкновенная, преодолевает поверхностные слои ткани, но внутри, раскрываясь, вызывает мгновенный болевой шок и приводит к тяжелым последствиям даже при попадании в неопасные для жизни участки тела: Несмотря на все вышеизложенное, до настоящего времени нет надежной методики для оценки останавливающего действия пули. В книге [6] приводится три методики, позволяющие с той или иной степенью точности подсчитать останавливающее действие пули. Суть их заключается в следующем. Американец Ю. Хатчер предложил формулу для расчета относительного останавливающего действия пули. Она учитывает конструкцию пули, ее скорость и массу. 00,178 GKSF, где G— масса пули, г; V— скорость пули в момент встречи с целью, м/с; S— площадь поперечного сечения пули, см2; F — коэффициент формы пули, колеблющийся в пределах от 0,9 (для цельнооболоченных) до 1,25 (для экспансивных пуль). По методике француза Жоссерана учитывается только площадь поперечного сечения пули и кинетическая энергия пули C=ES, где Ε — кинетическая энергия пули у цели; S — площадь поперечного сечения пули. В России расчет останавливающего действия пули ведут: ♦ либо по минимально необходимой кинетической энергии, которую берут равной 80 Дж; ♦ либо по минимально требуемой удельной энергии, величина которой равна 1,5 Д ж/мм2. Однако оба эти метода предполагают не быстрое лишение противника способности к сопротивлению, а только нанесение ему ущерба, который рано или поздно не даст ему возможности продолжать схватку. По закону рассеивания пуль меткость стрельбы можно характеризовать как совокупность степени группирования точек попадания вокруг центра группирования (кучность стрельбы) и степени совмещения центра группирования (средней точки попадания) с желаемой точкой цели (точность стрельбы). Меткость стрельбы на практике оценивается характеристиками рассеивания, присущими данному образцу оружия. Решающее влияние на рассеивание при автоматической стрельбе оказывает устойчивость оружияут. е. способность сохранять положение, приданное ему до стрельбы. Большое значение для обеспечения меткости стрельбы имеет стабильность боя. Дальнобойность — это совокупность свойств оружия, характеризующих возможность эффективной стрельбы в зависимости от дальности. К ним относятся: ♦ предельная дальность полета пули; ♦ дальность действительного огня; ♦ дальность прямого выстрела; ♦ прицельная дальность.
80 Основные свойства стрелкового оружия Предельная дальность полета пули отражает предельные возможности применения оружия (для оценки стрелкового оружия в настоящее время не используется). Дальность действительного огня — это дальность, при которой еще обеспечивается заданная эффективность (вероятность попадания в цель и действие пули по цели). Дальность прямого выстрела — это та дальность, при которой высота траектории равна высоте цели. Прицельная дальность соответствует наибольшему делению прицела. Важно, чтобы она превосходила дальность действительного огня. Скорострельность — это предельно возможное количество выстрелов, которое в среднем можно произвести в единицу времени (минуту) из данного образца оружия. На скорострельность оказывает влияние удобство заряжания и перезаряжания, темп стрельбы, емкость магазина и пр. Темп стрельбы — это предельное количество выстрелов, которое можно произвести из самострельного автоматического оружия одной очередью в единицу времени (минуту) 60 *ц где t4 — цикл работы автоматики, с. Для автоматов пТ = 550^650 выстр./мин. Скорострельность определяется по формуле В. Л. Малиновского 60 п= выстр./мин, г 60 ί3 S пт I где tH — время наводки оружия (прицеливания), с; S — длина очереди (выстрелов); пт — темп стрельбы (выстр./ мин); t3 — время заряжания, с (у оружия с магазинным питанием 3—5 с); / — емкость магазина (патронов) Маневренность оружия Под маневренностью оружия понимается его подвижность, огневая маневренность (гибкость огня) и возможность различного применения. Подвижность обеспечивается ограничением веса и размеров оружия и боекомплекта, а также удобством транспортировки. Вес оружия является наиболее существенной характеристикой оружия. Оценка образца оружия по этой характеристике может производиться с помощью коэффициента использования металла. Для автоматического оружия он определяется по формуле _Е0 ηΎ ^"ТГТ^ кгм/с кг, Q 60 где Е0 — дульная энергия, кгм; Q — вес оружия, кг; пт — темп стрельбы. Чем больше коэффициент, тем рациональнее используется вес оружия, тем выше показатель маневренности. Для оружия одиночного огня Проблема маневренности оружия тесным образом связана с вопросом наивыгоднейшего патрона, обладающего необходимыми качествами, в то же время — небольшими размерами и весом, и позволяющего иметь большой запас патронов небольшого веса, большие емкости питания.
Конструктивные свойства оружш 81 Гибкость огня характеризуется быстротой открытия огня и переноса огня с одной цели на другую. Возможность различного применения — это способность вести огонь по разным целям из различных положений. Надежность действия оружия Надежность действия оружия — это совокупность свойств, характеризующих безотказность работы оружия, живучесть его и неуязвимость в бою. В понятие надежности действия оружия обычно включают такие аспекты, как: безотказность действия механизмов; безопасность обращения с оружием; неуязвимость оружия в бою; живучесть. Безотказность действия механизмов является одним из важнейших эксплуатационных его свойств и оценивается количеством задержек на 1000 выстрелов. К конструктивным характеристикам могут быть отнесены следующие: ♦ принципиальная схема компоновки; ♦ конструктивные особенности отдельных узлов (тип автоматики, тип затвора и т. д.); ♦ размеры оружия в боевом и походном положении; ♦ вес оружия; ♦ простота устройства образца. Любая задержка в работе оружия резко снижает боевые свойства оружия. Их стараются свести к минимуму за счет разработки удачной конструкции оружия, жесткими конкурсными испытаниями при отборе образца на вооружение армии. Безопасность обращения с оружием достигается за счет подбора высокопрочных металлов и разработки надежных конструкций деталей, наличием всевозможных предохранителей. Неуязвимость оружия в бою характеризуется отсутствием деталей, легко выводимых из строя действием ударной волны, пуль, осколков, а также защищенностью наиболее важных деталей и механизмов от боевых повреждений. Живучесть оружия характеризует продолжительность нормальной работы его деталей. Она обеспечивается применением высококачественных сталей для ответственных деталей, хромированием стволов, строгим соблюдением правил эксплуатации и т. д. Простота устройства оружия — это весьма важное требование к любому образцу оружия. Простота конструкции оружия, не в ущерб всем перечисленным ранее требованиям, дает массу выгод. Она позволяет: ♦ сократить срок обучения личного состава, особенно в военное время; ♦ ускорить подготовку сборщиков оружия на заводе; ♦ снизить стоимость оружия, что очень ценно при массовом производстве. 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ СВОЙСТВА
82 Основные свойства стрелкового оружия 3. СЛУЖЕБНО-ЭКСПЛУАГАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА Они должны обеспечивать простую, удобную и неутомительную работу со всеми механизмами оружия и безопасность стрельбы, а также работу автоматики и обращение с оружием в любых условиях. Это определяется рядом свойств, к которым относятся: ♦ прочность деталей, воспринимающих давление пороховых газов; ♦ невозможность самопроизвольного отделения в процессе стрельбы деталей, воспринимающих давление пороховых газов; ♦ степень безопасности от травматизма при повседневном обращении с оружием в различных условиях, в том числе при случайных нарушениях правил обращения с материальной частью. Удобство обслуживания определяется такими свойствами, как: Вопросы экономичности очень важны при производстве любого вида вооружения, но особенно они важны при массовом производстве, каким является стрелковое оружие. К производственно-экономическим свойствам оружия относится совокупность свойств, обеспечивающих простоту и дешевизну изготовления оружия при соблюдении всех других качеств. ♦ величина необходимых усилий и затрачиваемой стрелком энергии при обращении с оружием; ♦ степень воздействия оружия на стреляющего: отдачей, звуком, пороховыми газами и т.д. К эксплуатационным характеристикам относится еще и простота содержания оружия, обеспечивающая наиболее простой уход за оружием в процессе повседневного с ним обращения, простое и надежное хранение в различных условиях. К ним относятся: ♦ простота устройства оружия, однотипность, унификация его деталей и механизмов; ♦ простота и удобство разборки и сборки; ♦ простота и удобство проверки боя оружия и приведение к нормальному бою; ♦ приспособленность к хранению в неблагоприятных условиях. Производственно-экономические свойства обычно оцениваются себестоимостью, трудоемкостью изготовления, продолжительностью цикла изготовления и другими показателями. Для снижения стоимости производства образцов стрелкового оружия существует масса способов, начиная от упрощения устройства, совершенствования технологии производства и заканчивая использованием недефицитных материалов. 4. ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Производственно-экономические свойства 83 Все это допускается только при условии — боевые и баллистические качества оружия не должны снижаться. Все рассмотренные основные свойства стрелкового оружия находятся в тесной взаимной связи и зависимости между собой. Целый рад свойств, а следовательно, и требований к оружию носят противоречивый характер. Практические меры по обеспечению одних желаемых свойств часто противоречат практическим мерам по обеспечению других свойств. Поэтому задача специалистов-оружейников, причастных к составлению тактико-технических требований на новое оружие и к разработке новых образцов оружия, заключается в том, чтобы сочетать противоречивые требования, найти оптимальное решение, не упустив наиболее существенные.
ГЛАВА VI СТВОЛЫ 1. НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО СТВОЛА Ствол стрелкового оружия — это самая важная и ответственная деталь, непосредственно в которой присходит сгорание порохового заряда и активным действием пороховых газов пуле сообщается заданная начальная скорость в желаемом направлении. Поэтому ствол требует особой тщательности при проектировании и изготовлении. Сочетание ствола и патрона определяет баллистические качества оружия. Проектирование ствола осуществляется по законам баллистики. Ствол — это деталь, конструктивно выполненная в виде специальной трубы определенного размера и внутреннего диаметра, которая предназначена для: Ствол огнестрельного оружия: 1 — канал ствола; 2 — дульная часть; 3 — дульный срез; 4 — казенная часть; 5 — казенный срез ♦ задания пуле требуемого направления полета; ♦ придания пуле вращательно-посту- пательного движения; ♦ сообщения пуле требуемой начальной скорости полета; ♦ обеспечения условий для полного сгорания порохового заряда. Снаружи ствол имеет форму и вид, соответствующие конструктивным решениям конкретного типа стрелкового оружия и требованиям баллистики. Внутренняя полость ствола называется каналом ствола. Воображаемая прямая линия, проходящая посредине канала ствола, называется осью канала ствола. Передняя часть ствола называется дульной частью и заканчивается дульным срезом. Дульный срез — это кольцевая плоскость, перпендикулярная оси канала ствола. Всякая неисправность оконечности канала ствола и дульного среза (заусеницы, задирины, помятость) чувстви-
Назначение и устройство ствола 85 тельно сказывается на кучности боя оружия. Для избежания этого явления дульному срезу придают определенную форму. Задняя часть ствола называется казенной частью и заканчивается казенным срезом. Казенный срез — это кольцевая плоскость, перпендикулярная оси канала ствола и прилегающая к затвору. В устройстве канала ствола принято выделять: патронник; направляющую или ведущую часть; соединительный конус или пульный вход. Патронник — это задний участок канала ствола, в которой помещается патрон. Форма и размеры патронника определяются формой и размерами гильзы используемого патрона. Все размеры патронника как по диаметрам, так и по длине его участков должны обеспечивать вхождение патрона в патронник при возможных отклонениях размеров в пределах поля допуска и случаях некоторого запыления и загрязнения патронов и патронника. Диаметр патронника на любом участке cltt определяется по диаметру гильзы dr с учетом необходимого начального зазора rf„ = (l+A)rfr, где Δ = 0,008-0,010. Обычно берут в пределах от 0,05 до 1 мм. Слишком большой зазор может привести к продольному разрыву гильзы. Пульный вход — это участок внутренней поверхности канала ствола между патронником и ведущей частью ствола. Он соединяет патронник с направляющей частью канала ствола и служит Форма дульного среза для обеспечения плавного вхождения пули в направляющую часть, а также врезания (форсирования) пули в нарезы нарезного ствола. Его форма образуется одним или двумя усеченными конусами, один из которых гладкий, а другой имеет нарезы неполного профиля с отлогим подъемом. По форме продольного сечения направляющей части стволы делят на цилиндрические, конические и цилиндро- конические. Последние две формы широкого распространения не получили. Требования к пульному входу нарезного канала ствола заключаются в следующем: он должен быть таким, чтобы не было «закусывания» передней части пули и пуля врезалась бы в нарезы еще до выхода ее задней части из дульца гильзы. При вставленном в патронник патроне в пульном входе боевого оружия должна свободно размещаться (вписываться) выступающая из гильзы часть пули. Однако в снайперских и спортивных винтовках пуля часто входит и за- Устройство канала ствола: 1 — патронник; 2 — пульный вход; 3 — нарезная часть
86 Стволы Боевая грань кусывается в нарезах пульного входа, что обеспечивает некоторое повышение кучности стрельбы. Длина пульного входа обычно находится в пределах от 1 до 3 калибров. Обычно берут приблизительно равной двум калибрам где d — калибр ствола. Ведущая (направляющая) нарезная часть задает пуле направление полета и вращательное движение. Длина ведущей части определяется при решении задач внутренней баллистики из необходимости получить заданную начальную скорость пули. При решении этой задачи с начальной скоростью связывается полный путь перемещения пули в канале ствола. Длина направляющей части ствола меньше полного пути пули Поперечный разрез нарезной части ствола: а — ширина нареза; b — ширина поля; с — глубина нареза; d — калибр оружия; d, — диаметр по нарезам в стволе на величину посадки пули в гильзу и длину пульного входа. Ведущая часть нарезного ствола имеет на своей поверхности нарезы. Нарез — это желобок, вьющийся вдоль поверхности канала ствола по винтовой линии. Промежуток между нарезами (выступы) называется полем. Боковые стенки нарезов— гранями. Грань нареза, заставляющая пулю вращаться, т. е. ведущая пулю при движении по каналу ствола, называется боевой гранью. Грань, противоположная боевой грани, называется холостой. Нарезы характеризуются следующими параметрами: формой, шагом, глубиной и углом наклона нарезки; шириной и числом нарезов; шириной полей. Форма нарезов должна: ♦ обеспечивать максимальное заполнение нарезов оболочкой пули при ее движении по каналу ствола; ♦ не затруднять чистку канала ствола; ♦ быть несложной в производстве. Нарезной ствол может иметь нарезку либо в виде канавок (желобков), либо полигональную. Та и другая на поверхности канала ствола располагается в виде винтовой линии, обеспечивая пуле вращательное движение. Общим для них является шаг нарезки. Как одна, так и другая могут быть: либо правосторонней, либо левосторонней. Правосторонняя нарезка вьется слева вверх направо. Она имеет очень широкое распространение. В России у стрелкового оружия и артиллерийских орудий принято правое направление нарезов. Левосторонняя нарезка вьется справа вверх налево. Она принята только в Англии, Италии и Франции.
Назначение и устройство ствола 87 О преимуществах и недостатках левосторонней и правосторонней нарезок существует два мнения. Одни авторы убеждают, что эти нарезки равноценны. Другие убеждают, что левосторонняя нарезка имеет преимущества, и приводят следующий аргументы. При стрельбе из винтовки с упором в плечо в момент выстрела под действием силы отдачи плечо вместе с винтовкой отдает назад и получает некоторое отклонение в правую сторону, и пуля должна отклониться вправо. При правосторонней нарезке вращение пули вызывает ее отклонение от плоскости стрельбы вправо, а при левосторонней нарезке — влево, т. е. левосторонняя нарезка компенсирует часть деревации пули. Фигура, образующаяся при сечении нареза плоскостью, перпендикулярной оси канала ствола, называется профилем нарезов. Форма нарезов в профиле поперечного сечения может быть различной. Чаще всего встречаются с прямоугольным, трапециевидным, скругленным и сегментным профилями. Прямоугольный профиль — это профиль, у которого грани параллельны друг другу. Достоинство такой нарезки — относительная простота изготовления инструмента для обработки нарезов при требуемой точности изготовления. Недостатки: ♦ острые углы между гранями и дном нарезов недостаточно полно заполняются оболочкой пули; ♦ трудно удалять нагар в острых внутренних углах. Схема построения прямоугол ьной нарезки — Прямоугольная нарезка принята в России как основной профиль нарезки оружия. Трапециевидный профиль —это профиль нареза, у которого грани имеют наклон и с дном нареза образуют тупой угол. Достоинства: ♦ обеспечивает более полное заполнение нареза материалом оболочки пули, особенно при жесткой (железной) оболочке; ♦ улучшается обтюрация пороховых газов; ♦ облегчаются условия чистки оружия. Недостатки: ♦ дорогое изготовление режущего инструмента; ■ ♦ сложнее в производстве. Трапециевидная нарезка
Стволы \\\V 11/// *4jjf Скругленный профиль Нарезы сегментной формы W Сегментные нарезы Арисака Скругленный профиль — это профиль, у которого грани имеют скругленные поверхности. Эта нарезка имеет те же достоинства и недостатки, что и трапециевидная нарезка. Сегментный профиль — профиль, который образуется описанием дуг окружностей радиусом, меньшим полкалибра, из центров, не совпадающих с центром сечения канала. Достоинства: ♦ отсутствуют резкие переходы между полями и нарезами; ♦ обеспечивается легкость чистки оружия; ♦ увеличивается срок службы ствола из-за того, что он имеет совершенно гладкую поверхность. Недостаток — очень сложна и дорога в производстве. Шаг нарезки — это та длина ствола, на которой нарез делает полный оборот. Шаг нарезки является основной характеристикой, определяющей устойчивость пули. Угол наклона (крутизны) нарезки — это угол между осью канала ствола (или производящей параллельной оси канала ствола) и касательной к винтовой линии. Исходя из наклона нарезки, разделяют нарезы постоянной, переменной и смешанной крутизны. При нарезке постоянной крутизны угол наклона винтовой линии а будет постоянным α = const. £|C^ Виды парезов (развертка): а — постоянной крутизны; 6 — прогрессивной крутизны; в — смешанной крутизны
Назначение и устройство ствола 89 Достоинством такой нарезки является простота се изготовления. Недостаток — неравномерность износа нарезов по длине канала ствола. Наибольший износ нарезов возникает в начале нарезной части ствола, а наименьший — в конце и распределяется строго в соответствии с кривой давления пороховых газов при выстреле, так как износ боевых граней зависит от величины давления. Это можно видеть из формулы, выражающей силу нормального давления пули на боевую грань: /V=0,5-^tga, η где TV— сила нормального давления на боевую грань; η — число нарезов;/? — давление пороховых газов в канале ствола; S — площадь поперечного сечения канала ствола с учетом нарезов; a — угол наклона нарезов. При прогрессивной крутизне угол а возрастает от начала нарезов к дульной части. В этом случае давление на грани будет примерно одинаковым на всей длине ствола, и следовательно, износ тоже будет более или менее равномерным. Основной недостаток такой нарезки — сложность изготовления. В стрелковом оружии почти не применяется. Крутизна наклона нарезов определяется из условия обеспечения устойчивости пули при полете в воздухе. При выборе размеров нарезов конструктору приходится идти на компромисс. От глубины нарезов зависит высота выступов на оболочке пули. При мелких нарезах уже незначительный износ полей может привести к срыву пуль с нарезов. Поэтому глубину нарезов делают по возможности большей. Однако глубокие нарезы приводят к затруднению условий чистки оружия; большей деформации пули при врезании; усилению сопротивления воздуха при полете пули в воздушном пространстве за счет более высоких выступов на поверхности пули. Глубина нарезов в стволах стрелкового оружия составляет обычно 1,5 — 2 % от калибра, т. е. С = (0,015*0,020) d, где d — калибр ствола. При этом чем меньше калибр, тем больше относительная глубина нарезов, и наоборот. Такая же картина возникает и при выборе ширины нарезов. Ширина нарезов а обычно больше ширины поля, что связано с обеспечением равнопрочности взаимодействующих элементов ствола и пули. С одной стороны, для получения более прочных выступов на оболочке пули и для удобства чистки ширину нарезов делают побольше. Плюс врезание оболочки пули в нарезы будет тем легче, чем поля уже (поэтому в некоторых образцах оружия их делают треугольными). С другой стороны, слишком уз- кис поля не обеспечивают достаточную их прочность. Поэтому ширину поля берут примерно равной половине ширины нареза 2 где а — ширина нареза; Ъ — ширина поля. Ширина нареза берется больше ширины поля более чем в два раза:
90 Стволы Полигональные нарезы: а — древней русской казачьей винтовки- «тройцы»; б — немецкой опытной винтовки 1791 г.; в, г — винтовок Витворта 1857 г. Нарезы других форм: а — «волнистые» старинных штуцеров; 6 — старинные остроугольные; в — овальные Бернера; г — люттихские; д — Генри η ^ 2nd η где d — калибр; η — число нарезов. Число нарезов зависит от калибра оружия и составляет около половины числа, выражающего калибр в миллиметрах. Иногда определяют из зависимости Калибр — это особая единица измерения, принятая в стрелковой технике для измерения внутреннего диаметра канала ствола и наружного диаметра пули. Способы измерения калибра канала ствола nd η = · b + a Для стрелкового оружия калибра 6,5— 8 мм выбирают 4 нареза, реже 3,5 и 6, для калибров 8—13 мм — от 6 до 8 нарезов. Из технологических соображений предпочтение отдается четному числу нарезов. Полигональная нарезка — это нарезка, которая в поперечном сечении ствола имеет форму одной из геометрических фигур. Наибольшее распространение получили стволы с шестиугольной нарезкой. В настоящее время применена в пистолете «Дезерт Игл». Как утверждают специалисты, полигональные стволы обеспечивают более точное направление полета пули и обладают большей живучестью. Живучесть ствола — это то количество произведенных выстрелов, после которого теряются требуемые баллистические параметры ствола. Для повышения живучести стволов, вне зависимости от вида нарезки, внутреннюю поверхность канала ствола хромируют либо на всю длину, либо только в его казенной части и пулевого входа. Калибр нарезного ствола определяется как расстояние: ♦ либо между двумя полями ствола d; ♦ либо между двумя нарезами dx\ ♦ либо между противоположными друг другу нарезу и полю d2. В России принято измерять калибр ствола расстоянием между двумя полями. В этом случае калибры пуль по отношению к оружию превышают калибры стволов, чтобы обеспечить врезание 2. КАЛИБР И ДЛИНА СТВОЛА
Калибр и длина ствола 91 пули в нарезы и приобретение вращательного движения. Диаметр пули обычно равен диаметру ствола по нарезам dv Так, для пистолета Макарова, имеющего диаметр ствола по полям 9 мм, диаметр пули по нарезам составляет 9,2 мм. Следует отметить, что превышение зависит от глубины, формы и количества нарезов, поверхности пули, длины ее ведущей части, качества пороха и других факторов. Калибр выражается в метрической или дюймовой системах либо в линиях. Калибр оружия указывается в той системе измерения, какая принята в стране — изготовителе оружия. В странах с метрической системой измерения используют обозначения в миллиметрах и его долях (обычно с точностью до второго знака после запятой в виде десятичной дроби), а в странах с дюймовой системой измерения — в долях дюйма. Так, в США калибр обозначается в сотых долях, а в Великобритании — в тысячных. При этом калибр пишут как целое число с точкой впереди (табл. 6.1). Один дюйм = 25,4 мм = 10 линиям, т. е. 1 линия = 2,54 мм. Дюйм обозначается двумя штрихами (Г'). Русская винтовка образца 1891/30 г., называлась трехлинейной потому, что имена калибр, равный трем линиям. В метрической системе это соответствует 2,54 мм χ 3 = 7,62 мм. С другой стороны 7,62 мм - .30 = .300. Таблица 6.1 Значения калибров в разных системах измерения | Принятые калибры мм 5,6 6,35 7,0 7,62,7,63 7,7 8,0 9,0 9,0—9,3 10,0 11,0 11,43 12,7 дюймы США .22 .25 .28 .30 — .32 .35 .38 .40, .41 .44 .45 .50 Англия .220 .250 .280 .300 .303 .320 .350 .380 .410 .440 .450 .500 Истинное значение калибра ствола 5,42—5,6 6,1—6,38 6,85—7,0 | 7,6—7,85 7,7—7,71 7,83—8,05 8,70—9,25 9,2—9,5 10,0—10,2 11,0—11,2 11,26—11,35 12,7 1 Основными параметрами ствола являются калибр и длина. Чем больше калибр, тем мощнее оружие. Чем длиннее ствол, тем большую начальную скорость сообщают пороховые газы пуле и тем точнее направление ее полета. Длину ствола обозначают либо в миллиметрах, либо в дюймах. Длина ствола складывается из трех размеров: ♦ длины патронника. Она определяется длиной гильзы; ♦ длины пульного входа; ♦ длины нарезной части. Она определяется величиной заданной начальной скорости пули и условиями кучности боя. Методика определения длины нарезной части ствола рассмотрена в главе III.
92 Стволы 3. РАСЧЕТ К стволам стрелкового оружия предъявляются следующие требования: ♦ достаточно упругое сопротивление стенок ствола действию высокого давления пороховых газов; ♦ высокая живучесть или сопротивляемость механическому действию ведущих устройств пуль и разрушающему действию пороховых газов, имеющих большое давление и высокую температуру; ♦ обеспечение заданной начальной скорости пули и ее устойчивого полета в воздухе; ♦ отсутствие остаточной деформации от действия случайных сил при служебном обращении и значительных вибрациях при выстреле; ♦ отсутствие чрезмерного нагрева стенок, ограничивающего интенсивную стрельбу из оружия и уменьшающего живучесть ствола. Основными параметрами ствола являются калибр, длина и толщина стенок ствола. Толщина ствола зависит от наружных размеров ствола, которые устанавливаются из условий обеспечения его прочности с требуемым запасом прочности. Расчет ствола ведут под выбранный боеприпас. В основе расчета ствола лежат мощность, которую может дать пороховой заряд патрона; калибр боеприпаса; начальная скорость пули, которую должен обеспечить ствол. Зависимость между калибром пули и нарезной частью канала ствола была рассмотрена выше. Следовательно, внутренний диаметр ствола мы легко СТВОЛА определим: он равен калибру выбранного боеприпаса. Диаметры патронника берутся равными диаметрам гильзы (если гильза бутылочной формы) или диаметру гильзы при цилиндрической гильзе плюс эксплуатационный зазор, равный 0,5—1 мм. Длина ствола складывается из длины патронника, длины пульного входа и длины нарезной части. Длина патронника определяется длиной гильзы выбранного боеприпаса. Длина пульного входа берется приблизительно равной двум калибрам канала ствола / - 2d , где d — калибр ствола. Для проведения дальнейших расчетов необходимо иметь кривые давления и скорости движения пули для выбранного боеприпаса. Длину нарезной части ствола определяют следующим образом. Имея кривую скорости движения пули и заданную начальную скорость пули из точки, отвечающей заданной скорости, проводим линию до пересечения с кривой скорости, а из точки пересечения проводим вертикальную линию до пересечения с осью х. Измерив отрезок от 0 до вертикальной линии, получим в соответствующем масштабе искомую длину нарезной части ствола. Чтобы завершить рассмотрение внутренней части ствола, разберемся с нарезами. Шаг нарезки 332000/ '
Расчет ствола 93 где h — шаг нарезки; v0 — начальная скорость пули, м/с; / — длина пули, мм; Sn — поперечное сечение пули, мм2; 332000 — коэффициент, зависящий от материала пули. Площадь поперечного сечения нарезного канала ствола определяется из зависимости S = (0,81+0,82)4 где S — площадь поперечного сечения, см2; d — калибр по полям, мм. Угол наклона нарезки %d tg(X = —, η где а — угол наклона винтовой линии, градусы; d— калибр ствола, мм; h — шаг нарезки. При постоянной крутизне нарезки а = const. Тогда П- 5 tgoc число оборотов пули К = т- об./с, η где ν0 — начальная скорость пули, м/с; h — шаг нарезки. Пример. Определить число оборотов винтовки обр. 1891/30. Начальная скорость v0 = 860 м/с, длина хода нарезов К = 0,24 м. Решение. _I<L 860 К" h "0,24 Глубина нарезки 1 3583 об./с. с = (- 1 где d- 50 70 калибр ствола. )d, Число нарезов nd п = , Ь + а где η — число нарезов; Ъ — ширина поля; а — ширина нареза. Ширину поля берут примерно равной половине нареза 2 Для стрелкового оружия калибра 6,5—8 мм число нарезов ровняется 4, реже 3,5,6, а для калибров 8—13 мм — от 6 до 8 нарезов. Переходим к расчету толщины стенок ствола. Прочность ствола зависит от толщины его стенок. Стенки ствола должны обеспечивать необходимый запас прочности. Их толщина в каждом сечении ствола зависит от давления пороховых газов в данном месте ствола. Другими словами, наружное очертание ствола строится с учетом кривой давления пороховых газов. Методика расчета стенок ствола и ее математическое обоснование приведена в работе А. А. Благонравова [9]. Мы воспользуемся только расчетными формулами этой методики. Расчет ведется на базе кривой давлений. Кривая давлений в канале ствола
94 Стволы Внутренний диаметр ствола Поскольку в методике используется термин предел упругости, то дадим ему определение. Предел упругости — это напряжение, при переходе за которое обнаруживается остаточная деформация, т. е. металл не принимает свои первоначальные размеры. Для расчета толщины стенок ствола используются также математические зависимости. и-U 2г22 + Ч2 О) где Ρj — расчетное давление; se — предел упругости ствольной стали; г2 — наружный диаметр ствола; г, — внутренний диаметр ствола. «л» а2-\ где а = —; 2 2αΔ+\ αι_1σ€+2Ρ{ Ъа-AR ' (2) (3) Величина расчетного давления принимается равной Ρι = ηΡ, где Ρ — давление в канале ствола в рассматриваемом сечении; η — запас прочности стенки ствола в данном сечении, η = l,3-s-l,5; 2 2а2+1 "3 ' а2-\ (4) Чтобы не был превзойден предел упругости металла, необходимо брать 2 „ 2а2 + 1 (5) 3 ' а1-\ Рх — это то предельное давление, при котором не будет нарушена прочность ствола и на его внутренней поверхности будут лишь упругие деформации. У методики два варианта использования. Первый вариант. По оси χ выбирают необходимые точки для расчета, начиная с 0 и до конца выбранной длины Построение внешнего очертания ствола
Расчет ствола 95 ствола с заданным интервалом. В точках на оси χ проводят вертикальные прямые до пересечения с кривой давлений. По величине полученных ординат определяют давление Ρ в данной точке χ и для этой точки определяют расчетное давление Ρί Рх = п Ρ путем умножения на коэффициент запаса прочности. Полученное значение Ρj откладывается в этой же точке. В результате получим кривую ABC, которая называется кривой желаемого прочного сопротивления ствола. Далее в ход идут вышеприведенные формулы. На основе этой кривой исходя из конструктивных соображений задаются наружным диаметром. Второй вариант. Выбрав предел упругости-"металла ствола, пользуясь уравнением (3), определяют наружный радиус г2 в том же сечении. Поперечное сечение нарезного ствола калибра 7,62 мм После того как определены наружные размеры ствола, необходимо просчитать все его сечения, где имеются изменения наружного или внутреннего радиуса, и построить ломаную линию a b с d e f9 которая называется кривой действительного прочностного сопротивления ствола. Кривые упругого сопротивления ствола и давления газов в стволе винтовки обр. 1891/30 г.
96 Стволы При этом необходимо соблюдать условие, чтобы коэффициент запаса прочности по сечению патронника был не меньше η > 1,2. Радиус г2 выбирают таким образом, чтобы запас прочности в опасном месте был в требуемых пределах. Зону, где развивается наибольшее давление, несколько расширяют по сравнению с расчетной, т. е. если казенная часть ствола сделана цилиндрической, то длина этого цилиндра сложится из длины, равной длине патронника; расчетной длины пули до места развития наибольшего давления; некоторого запаса длины (до трех калибров). Наконец, заметим, что построенный таким способом ствол будет иметь чрезвычайно тонкие стенки в дульной части ствола вследствие сравнительно малых расчетных давлений в этой части. Поэтому стволы в дульной части делают гораздо более толстыми, чем нужно при выстреле. Результаты расчетов для винтовки приведены на рисунках на предыдущей странице. Металл для изготовления стволов и требования к нему Как мы выяснили ранее, основой стрелкового оружия является ствол и боеприпасы. Одним из требований к стволу является обеспечение достаточно большой живучести. Живучесть ствола обеспечивает его ведущая часть канала ствола. Канал ствола, от которого зависят требуемые баллистические параметры, при выстреле подвергается всевозмож- Пример. Определить толщину стенок ствола в месте максимального давления. Данные для расчета следующие: Ртах = 2800кг/см2; η = 1,3; se = 5500 кг/см2; гх = 3,9 мм. 1. Определим Р}\ Л = и Л™* = U3 · 2800 = 3640 кг/см2. 2. Определим а: fl2M3a,+2/j=3-5500+2-364O 3σ,-4/> 3-5500-4-3640 Д = д/12'26 = 3>5· 3. Определим г2\ β=ΖΙ = Α. = 3,5; г, 3,9 г2 = 3,5 г, = 3,5 · 3,9 = 13,65 мм. Следовательно, толщина стенок в месте максимального давления должна быть не меньше г2-гг= 13,65 - 3,9 = 9,75 мм. г2 > 9,75 мм. ным воздействиям, приводящим к его разрушению с последующей выбраковкой и переплавкой. Выбраковка осуществляется по результатам замеров канала ствола специальными калибрами. Канал ствола подвергается следующим воздействиям: ♦ механическим (трение пули о нарезы; удары несгоревших пороховых частиц). Эти воздействия приводят к истиранию граней нарезов, появлению микровыбоин; 4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТВОЛОВ
Изготовление стволов 97 Таблица 6.2 Характеристики марок ствольных сталей Марка стали 50 А 50 РА ЗОХН2МФА 30ХРА Твердость HRC 21-30 21-30 37-42 37-44 нв 217 217 269 241 Предел текучести G МПа 539 539 1273 1273 кгс/мм" 55 55 130 130 Временное сопротивление на разрыв МПа 784 784 1567 1567 кгс/мм" 80 80 160 160 ♦ термическим. При сгорании пороха во время выстрела внутри канала ствола развиваются давление и высокая температура, которые вызывают расширение канала ствола. Колебание температуры от нормальной до высокой приводит к оплавлению поверхности, а микротрещины превращаются в сетку разгара; ♦ химическим. Они вызываются солями, входящими в состав нагара, которые впитывают влагу из воздуха и образуют раствор, вызывающий коррозию металла. Требования к металлу, идущему на изготовление стволов: ♦ должен обладать высоким пределом упругости, так как чем больше предел упругости металла, тем легче вес ствола; ♦ должен обеспечивать высокую живучесть ствола, т. е. металл должен обладать хорошим сопротивлением к истиранию во время врезания пули в нарезы и при ее движении по каналу ствола; ♦ должен обладать хорошим сопротивлением к химическим и температурным воздействиям; ♦ должен быть дешев и находиться в достаточном количестве внутри государства, чтобы не испытывать затруднения в военное время. Поскольку гладкие стволы начали находить применение и в личном оружии, будем рассматривать и их. Для изготовления охотничьих стволов (пистолеты ТП-82 и «Вепрь-2») применяются специальные ствольные стали, обладающие высокой прочностью, упругостью, вязкостью, антикоррозийной стойкостью и нержавеющую сталь. В состав ствольных сталей входят железо, углерод, а также легирующие добавки: марганец, хром, никель, ванадий, молибден и др. Их характеристики приведены в табл. 6.2 Нержавеющие стали содержат значительный процент никеля и хрома (основных компонентов против ржавления). Это приводит к тому, что на некоторые сорта не действует даже азотная кислота. Недостатком этих сталей является то, что они трудно поддаются воронению и пайке. Изготовление нарезных стволов Нарезные стволы изготавливаются проталкиванием протяжки; проталкиванием профилирующей оправки и холодной ковкой. Метод проталкивания протяжки состоит в том, что в обработанной сна- I Зак 1212
98 Стволы ружи заготовке с просверленным отверстием проталкивается поворачивающаяся протяжка с головкой со вставленным режущим инструментом. В результате одного или нескольких проходов в канале нарезаются нарезы заданной глубины, профиля и шага. Метод продавливания профильной оправки заключается в том, что через заготовку продавливается с поворотом профилированная оправка, имеющая форму необходимых нарезов. Процесс холодной ковки заключается в следующем. В заготовке требуемой длины и диаметра подготавливается отверстие. Заготовку одевают на оправку, которая имеет форму канала нарезного ствола. Во время обстукивания молотом она поворачивается в соответствии с заданным шагом нарезов. Ствол, изготовленный холодной ковкой, имеет высокую прочность и кучность боя. О применяемых металлах можно сказать следующее. Обычная углеродистая сталь имеет предел упругости до 5500 кг/см2, а специальные сорта стали — до 7000—8000 кг/см2. Специальные сорта стали обеспечивают не только предел упругости, но также дают возможность повысить срок службы стволов.
ГЛАВА VII МЕХАНИЗМЫ ЗАПИРАНИЯ И ОТПИРАНИЯ КАНАЛА СТВОЛА 7 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТРЕБОВАНИЯ Механизм запирания и отпирания канала ствола —это совокупность деталей, предназначенных для запирания канала ствола во время выстрела и отпирания после выстрела для производства последующих операций. Узлом запирания называется совокупность деталей, входящих в механизм запирания и отпирания канала ствола, обеспечивающих в момент выстрела удержание гильзы в патроннике ствола. Основной деталью механизма запирания и отпирания является затвор, воспринимающий на себя обычно все давление пороховых газов, передаваемых через дно гильзы. Запирание и отпирание канала ствола может осуществляться: ♦ при неподвижном стволе и подвижном затворе; ♦ при подвижном стволе и подвижном затворе; ♦ при подвижном стволе и неподвижном затворе. В связи с этим различают короткий и длинный ход ствола; свободный и полусвободный затвор. Короткий ход ствола — это тот путь, который совершает ствол совместно с затвором за время, пока пуля не покинет канал ствола. Длинный ход ствола — тот путь, который проходит ствол до того момента, пока его казенная часть не встанет впереди или сзади магазина. Свободный затвор — это затвор, который не имеет механической связи со стволом и прижимается к казенному срезу ствола только силой возвратной пружины. Полусвободный затвор — это затвор, который находится в сцеплении со стволом или ствольной коробкой до момента, пока пуля не покинет канал ствола либо казенная часть ствола не пройдет магазин. Отпирание и запирание канала ствола в неавтоматическом оружии осуществляется за счет мускульной силы стрелка. В автоматическом оружии отпирание канала ствола осуществляется: ♦ за счет давления пороховых газов через дно гильзы на затвор;
100 Механизмы запирания и отпирания канала ствола ♦ за счет передачи давления отводимых через отверстие в канале ствола пороховых газов на поршень, соединенный с затвором непосредственно или через промежуточные детали; ♦ за счет трения пули о нарезы канала ствола. Запирание канала ствола осуществляется за счет потенциальной энергии возвратных пружин, накопленной при отходе подвижных деталей механизма запирания и отпирания. Деталь, которая непосредственно прикрывает канал ствола с казенной части, называется остовом затвора. Поверхности элементов деталей, находящихся в сцеплении со ствольной коробкой и воспринимающие давление при выстреле, называются опорными поверхностями, а сами элементы — боевыми. Углубление в передней части затвора, предназначенное для помещения шляпки гильзы, называется чашечкой, а дно чашечки — зеркалом. Затвор автомата АКМ: I — вырез для дна гильзы; 2 — вырез для выбрасывателя; 3 — ведущий выступ; 4 — отверстие для оси выбрасывателя; 5 — боевой выступ; 6 — продольный паз для отражателя выступа; 7 — пружина выбрасывателя; 8 — ось выбрасывателя; 9 — шпилька; 10 — выбрасыватель; II — ударник; 12 — остов затвора Процесс сцепления затвора (боевой личинки) со ствольной коробкой называется запиранием затвора, а процесс расцепления — отпиранием. Кроме запирания канала ствола в функции затвора обычно входит участие в перезаряжании оружия, т. е. досылка патрона в патронник; при помощи выбрасывающего механизма затвор производит извлечение гильзы из патронника или же извлечение патрона при разряжании оружия. Зеркальным зазором называется расстояние от зеркала затвора до наружной поверхности дна гильзы при крайних положениях затвора и гильзы. Минимальная величина этого зазора должна обеспечивать возможность запирания затвора, а максимальная — исключать поперечные разрывы гильзы. Определенность положения гильзы относительно ствола достигается прочным сцеплением элементов деталей узла запирания при выстреле и минимальными значениями величин зеркального зазора и упругой деформации узла запирания. Упругая деформация узла запирания зависит от площади поперечного сечения деформируемых при выстреле деталей (обычно ствольной коробки) и длины узла запирания. Длиной узла запирания называется наибольшая длина элемента связывающей детали (обычно ствольной коробки), на которой происходит деформация деталей узла при выстреле. При запирании канала ствола затвором эта длина равна расстоянию по ствольной коробке от опорных поверхностей боевых упоров (для затвора) до передних поверхности ствольной коробки для крепления ствола 13.
Типы затворов 101 В соответствии с назначением и условиями работы, узел запирания должен отличаться: ♦ прочностью места соединения ствола со ствольной коробкой и сцепления затвора со стволом в различных условиях использования оружия; ♦ минимальной упругой деформацией, исключающей поперечные разрывы гильзы при выстреле; ♦ минимальной температурной предельной деформацией, обеспечивающей минимальное изменение зазора между наружной поверхностью дна гильзы и дном чашечки (зеркалом) затвора в процессе стрельбы, что необходимо для гарантированного запирания затвора при соблюдении поперечной прочности гильзы и прием- лемой точности изготовления деталей узла запирания. Исходя из условий назначения запирающего механизма, можно отметить следующие требования, предъявляемые к нему: ♦ его детали должны иметь прежде всего достаточную прочность, чтобы выдерживать давление пороховых газов при выстреле, передаваемом через дно гильзы на затвор; В зависимости от конструкции, характера и направления движения затворы бывают скользящие, качающиеся, клиновые и инерционные. Скользящие затворы В стрелковом оружии они получили самое широкое распространение. К ним ♦ не должен допускать прорыва пороховых газов, для этого величина зазора между передней плоскостью затвора и дном гильзы не должна превосходить определенного предела; ♦ должен быть возможно простым; ♦ должен принимать участие в перезаряжании оружия, обеспечивая бесперебойную работу оружия как в отношении досылания патрона в патронник, так и извлечения гильзы из патронника; ♦ сцепление затвора со ствольной коробкой желательно симметричное, т. е. опорные плоскости должны находиться по обе стороны оси канала ствола; ♦ его детали должны быть возможно меньших размеров, так как они влияют на размеры ствольной коробки, представляющей одну из тяжелых деталей в оружии; ♦ его изготовление не должно усложнять производственных условий, для этого очертание деталей должно быть наипростейшим и не требовать высокой точности изготовления; ♦ при его конструировании следует предусматривать малый износ деталей и возможность устранения влияния износа. относятся такие затворы, которые перед сцеплением со ствольной коробкой и после расцепления совершают движение по направлению оси канала ствола, а в момент сцепления и расцепления прямолинейное движение могут изменить в какое-нибудь другое движение, например, во вращательное. При этом вращательное движение может быть 2. ТИПЫ ЗАТВОРОВ
102 Механизмы запирания и отпирания канала ствола самое разнообразное (вокруг продольной, поперечной оси) как затвора, так и части затвора (боевой личинки) или какого-нибудь другого запирающего элемента. Скользящие затворы позволяют создать наилучшие условия для перезаряжания и компоновки всех остальных механизмов оружия, а конструкцию затвора сделать очень простой. Недостаток такого затвора заключается в том, что он требует длину хода назад не менее длины патрона, что приводит к удлинению ствольной коробки и увеличению веса оружия. Скользящие затворы, применяемые в неавтоматическом оружии, разделяются на: ♦ затворы с поворотом; ♦ затворы прямолинейного движения. Приемы стрельбы, необходимые для производства следующего выстрела, при скользящем затворе с поворотом сводятся к следующему: ♦ повернуть затвор справа налево при помощи рукоятки, чтобы вывести боевые выступы из кольцевых пазов ствольной коробки; ♦ отвести затвор в крайнее заднее положение; дослать затвор вперед; 5 4 Основные типы затворов неавтоматических винтовок: а — с поворачивающейся рукояткой, расположенной в средней части стебля затвора (винтовка Мосина 1891 г., Россия); б, в — с поворачивающейся рукояткой, расположенной в задней части стебля затвора (соответственно винтовки Маузера 1898 г., Германия, и MAS-36, Франция); г — с рукояткой, имеющей только прямолинейное движение (винтовка Манлихера 1895 г., Австро-Венгрия); 1 — стебель; 2 — рукоятка; 3 — боевая личинка; 4 — боевые выступы; 5 — ударник; 6 — боевая пружина; 7 — курок; 8 — выбрасыватель; 9 —соединительная планка; 10 — соединительная муфта; 11 — предохранитель
Типы затворов 103 ♦ повернуть затвор слева направо; ♦ в момент прицеливания нажать на спусковой крючок. При втором типе затвора количество приемов для производства выстрелов сокращается. Стрелок должен только отвести затвор назад, дослать его вперед и нажать на спусковой крючок. Рассмотрим его работу. Стебель этого затвора может двигаться только поступательно, так как его направляющие выступы помещаются в продольном пазу ствольной коробки. Внутри стебля затвора находится хвост боевой личинки, снабженный винтовыми пазами, в которые входят выступы стебля затвора. На переднем конце личинки имеются два симметрично расположенных выступа, служащих для сцепления затвора со ствольной коробкой. При движении затвора вперед после некоторого пути боевая личинка встанет своими выступами против кольцевых пазов ствольной коробки. При этом стебель затвора еще продолжает двигаться, а так как его выступы входят в винтовые пазы на хвосте личинки, то личинка повернется на некоторый угол, ее выступы войдут в пазы ствольной коробки, чем и достигается закрывание затвора. При отводе затвора назад боевая личинка получает вращение в обратную сторону. К недостаткам этого типа затворов относятся конструктивная сложность, увеличение длины и необходимость большего усилия при открывании затвора. Качающиеся затворы Качающийся затвор — это такой затвор, который постоянно сцеплен со ствольной коробкой задним концом, Схема качающегося затвора а его передний конец относительно казенного среза ствола имеет только поперечное движение. Подобные затворы распространения не получили, так как они усложняют условия перезаряжания. Для досылания патрона в патронник и для извлечения гильзы из патронника необходимо создавать сравнительно сложные механизмы, действующие быстро и точно. Кроме того, форма самого затвора получается сложной вследствие наличия криволинейных поверхностей, направляющих движение патрона в патронник и движение отражаемой гильзы. Преимущество затвора в том, что он позволяет сделать ствольную коробку более короткой. Клиновые затворы Клиновые и поперечно движущиеся затворы при работе совершают поступательное движение, перпендикулярное оси канала ствола. Достоинство — независимость его размеров и длины ствольной коробки от длины патрона, что позволяет сконструировать короткое оружие.
104 Механизмы запирания и отпирания канала ствола Принципиальная схема системы со свободным затвором: 1 — ствол; 2 — затвор; 3 — возвратная пружина; 4 — гильза По характеру движения деталей в процессе запирания узлы запирания можно разделить на три группы: ♦ с поворотом запирающей детали (затвора, боевой личинки, муфты) вокруг продольной оси; ♦ с перекосом запирающих деталей (затвора, ствола, рычага, боевых упоров, защелок) вокруг поперечной оси; ♦ с поперечным перемещением запирающих деталей (роликов, клиньев, боевых личинок, затворов). При запирании затвора поворотом запирающих деталей вокруг продольной оси происходит сцепление их боевых выступов с боевыми упорами ствольной коробки или муфты. Количество боевых выступов определяется допустимыми размерами затвора или боевой личинки. Наиболее распространены узлы запирания с двумя боевыми выступами. Встречаются узлы и с большим (до 7—8) количеством выступов. С увеличением числа боевых выступов уменьшается угол поворота, необходимый для запирания, однако при этом несколько уменьшается и полезная поверхность зацепления выступов затвора с боевыми упорами ствольной короб- Инерционные затворы Эти затворы не сцепляются со ствольной коробкой, а поэтому их называют еще свободными. Затвор прижимается к обрезу ствола силой пружины. Надежность запирания достигается, прежде всего, большой массой затвора. Они отличаются большой простотой устройства. в ки за счет суммарных зазоров между я запирающими элементами. Для уменьшения поперечных высту- и пов при допустимых напряжениях смя- [) тия на опорных поверхностях в ряде случаев боевые выступы располагают й в несколько радов. )- Опорные поверхности боевых выс- ι; тупов запирающих деталей выполняют ι- по винтовой линии для облегчения от- j, пирания затвора после выстрела. При запирании затвора перекосом ч запирающих деталей опорные повер- >- хности одной или двух перекашиваю- > щихся деталей заходят за уступ стволь- и ной коробки, чем и обеспечивают Safins' рание. я Если перекашивающейся деталью и является затвор, то его зеркало выпол- 1- няют под углом в поперечной плоско- и сти затвора, равным углу перекоса, для >- обеспечения перпендикулярности плос- *. кости зеркала оси ствола, т. е. парал- в лельности плоскости дна гильзы во вре- I- мя выстрела. vi Опорные поверхности перекашива- )- ющихся запирающих деталей выполня- )- ют под некоторым углом, обеспечива- )- ющим минимальные затраты энергии 3. СПОСОБЫ ЗАПИРАНИЯ И ОТПИРАНИЯ КАНАЛА СТВОЛА
Способы запирания и отпирания канала ствола 105 ведущего звена на отпирание и запирание затвора. Узлы запирания с перекосом запирающих деталей получаются сравнительно длинными, поэтому чаще, чем другие, вызывают поперечные разрывы гильз и в современных образцах оружия имеют ограниченное применение. При запирании затвора поперечным перемещением запирающих деталей за опорные поверхности ствольной коробки заходят ролики, клинья или сам затвор. Запирающих деталей может быть одна или две. Наиболее распространены узлы запирания с одной запирающей деталью. При симметричном запирании в качестве запирающей детали обычно применяются ролики. Как было отмечено выше, в стрелковом оружии наибольшее распространение получили скользящие затворы. При этом чаще всего используются следующие способы запирания: клиновое; запирание перекосом затвора; рычажное; кривошинно-шатунное; запирание поворотом затвора, или боевой личинки; запирание перекосом ствола. Клиновое запирание При клиновом запирании сцепление затвора со ствольной коробкой (а следовательно, и со стволом) осуществляется при помощи промежуточной детали, называемой клином. Движение клина при сцеплении и расцеплении затвора происходит в направлении, перпендикулярном реи канала ствола (или близком к перпендикулярному). Запирающий клин может располагаться как в передней, так и задней части затвора. Механизм запирания автоматической винтовки Симонова обр. 1936 г.: 1 — остов затвора; 2 — стебель затвора; 3 — запирающий клин; 4 — пружина клина; 5 — наклонная плоскость стебля затвора Примером оружия с клиновым запиранием, когда клин расположен в передней части затвора, является автоматическая винтовка Симонова обр. 1936 г. (ABC). Рассмотрим работу ее механизма запирания. При приходе остова затвора в переднее положение он останавливается; стебель затвора, продолжая движение вперед, своей наклонной плоскостью поднимает запирающий клин, при этом клин заходит за опорную плоскость остова. После полного подъема клина остов затвора несколько подается вперед вследствие того, что опорные плоскости ствольной коробки имеют наклон α = 5°; этот наклон облегчает заход клина в вырезы затвора. Угол наклона меньше угла трения, поэтому клин самотормозящийся. При отпирании вручную стебель затвора выходит из-под клина, пружина опускает клин — затвор свободен. При стрельбе клин выводится из сцепления с затвором выводной муфтой, соединенной со штоком. Примером заднего расположения клина является запирающий механизм пулемета Браунинга. В нем этот меха-
106 Механизмы запирания и отпирания канала ствола ι Схема запирающего механизма пулемета Браунинга: затвор; 2 — запирающий клин; 3 — неподвижная вилка; 4 — неподвижный короб низм связан со стволом и работает при его движении. При движении назад подвижной системы (ствол, ствольная коробка, затвор) цапфы запирающего клина находят на скосы неподвижной вилки, клин опускается и освобождает затвор, происходит отпирание. Запирание осуществляется после подхода затвора к стволу, за счет совместного движения затвора и ствола в переднее положение. В это время клин скользит по скосу неподвижного выступа короба и поднимается, входя в вырез затвора. Переднее расположение клина позволяет создать простой и надежный запирающий механизм с незначительной его длиной. Заднее расположение клина резко увеличивает длину узла запирания со всеми вытекающими отсюда последствиями. Достоинство таких механизмов — можно создать очень короткий запирающий механизм, обеспечивающий хорошие условия работы гильзы при выстреле. Недостаток — несимметричность запирания. Запирание перекосом затвора Эти механизмы запирания получили широкое распространение в автоматическом оружии с отводом пороховых газов. Перекос затвора осуществляется различным образом в зависимости от устройства механизма подачи и общей компоновки механизмов. Затвор может перекашиваться вправо, как у пулемета системы Горюнова (СГМ) обр. 1943 г., влево, вниз, как у карабина СКС, и вверх. При этом опорная поверхность затвора заходит за опорную поверхность ствольной коробки, чем и достигается надежное запирание. В пулемете Горюнова затвор при подходе в крайнее переднее положение останавливается, рама продолжает движение вперед. Фигурный выступ рамы, нажимая на скос фигурного выема затвора, поворачивает затвор, задний конец его заходит за опорную поверхность ствольной коробки, поворачивает затвор, вследствие чего задний конец его заходит за опорную поверхность ствольной коробки. Достоинства: ♦ простота устройства; ♦ минимальное количество деталей; ♦ хорошая надежность действия. Ί ι Механизм запирания станкового пулемета системы Горюнова обр. 1943 г.: 1 — затвор; 2 — скос фигурного выема затвора
Способы запирания и отпирания канала ствола 107 карабина СКС Недостатки: ♦ большая длина узла запирания, связанная с деформацией деталей и неблагоприятными условиями работы гильзы; ♦ трудность обеспечения перпендикулярности зеркала затвора к оси канала ствола, что также имеет значение для условий работы гильзы при выстреле (неперпендикулярность способствует поперечным разрывам гильз); ♦ наличие так называемого расклинивания, т. е. торможения подвижной системы автоматики силами трения, возникающими в результате перекоса затвора, что отражается на надежности работы автоматики и приводит к износу ее частей; ♦ асимметричность запирания ведет к возникновению сил, которые стремятся повернуть затвор в сторону, противоположную одной из поверхностей (силы R и Q на схеме механизма запирания пулемета Горюно- ва). Следует отметить, что этот недостаток большого значения не имеет. , Запирание боевыми упорами При запирании боевые упоры вращаются в горизонтальной плоскости и сцепляют затвор со ствольной коробкой. Этот способ запирания применен во всех пулеметах Дегтярева. При приходе затвора в переднее положение он останавливается, а затворная рама вместе с ударником продолжает движение вперед. Утолщенная часть ударника при этом разводит боевые упоры, чем и достигается сцепление затвора со стволом. Отпирание производится фигурным выемом на затворной раме, сводящим боевые упоры. Достоинства: ♦ простота устройства; ♦ абсолютная надежность действия; ♦ симметричность запирания; Механизм запирания пулеметов системы Дегтярева: 1 — остов затвора; 2 — затворная рама; 3 — ударник; 4 — боевой упор; 5 — утолщенная часть ударника ♦ удобство ремонта при восстановлении зазора между дном чашечки и казенным срезом ствола, который выполняется путем замены простых деталей. Недостаток — соблюдение симметричности запирания требует обеспечения одновременного плотного прилегания обоих боевых упоров, что влечет за собой тщательную подгонку каждого упора. Запирание поворотом затвора, или боевой личинки Этот способ запирания занимает видное место в современном автоматическом оружии как с отводом порохо-
108 Механизмы запирания и отпирания канала ствола tzz^ffifeir \ -si Π Схема механизма запирания с поворотом затвора; 1 — затвор; 2 — боевые выступы затвора; 3 — рама; 4 — скос паза рамы; 5 — наклонная грань паза рамы вых газов, так и с отдачей ствола. Поворот затвора целесообразно применять в системах с отводом газов, а поворот боевой личинки или запирающей муфты — в системах с отдачей ствола. Схема запирающего механизма автомата А К: 1 — затвор; 2 — вырез затворной рамы; а — запирающий выступ; б — вертикальная площадка Данный способ позволяет получить очень короткий узел запирания и простые по устройству механизмы запирания и отпирания. При запирании поворотом затвора (или боевой личинки) сцепление затвора со ствольной коробкой достигается поворотом затвора относительно его продольной оси; при этом боевые выступы затвора заходят за опорные поверхности ствольной коробки. Поворот затвора осуществляется при помощи скоса паза рамки, сделанной заодно с поршнем подвижной системы. При приходе затвора в переднее положение он останавливается, а рамка, продолжая движение, скосом паза Схема запирающего механизма пулемета MG-151: 1 — стебель затвора; 2 — боевая личинка; 3 — казенник
Способы запирания и отпирания канала ствола 109 поворачивает затвор. Боевые выступы затвора заходят за опорные поверхности ствольной коробки, чем и достигается сцепление затвора со ствольной коробкой. Отпирание производит наклонная грань паза рамки. При данном способе запирания можно получить узел запирания небольшой длины. Отпирание и запирание затвора автомата Калашникова основано на взаимодействии запирающего выступа на затворе с фигурным пазом затворной рамы. Расклинивание исключается тем, что фигурный паз затворной рамы имеет вертикальную площадку, которой упирается в затвор при движении системы вперед. Начальный поворот во время запирания затвор получает от взаимодействия в переднем положении со скосом ствольной коробки. Запирание с поворотом боевой личинки реализовано в германском пулемете MG-151, работающем на принципе отдачи ствола. При движении системы вперед стебель затвора упирается в ролик боевой личинки. Расклинивание не имеет места. Начальный поворот боевая личинка получает от взаимодействия в переднем положении со стенкой выреза казенника, а дальнейший поворот осуществляется стеблем затвора. При движении ствола назад ролики боевой личинки взаимодействуют с наклонными стенками коробки, отчего она и поворачивается, отбрасывая стебель затвора в заднее положение. Механизм отпирания здесь используется для увеличения кинетической энергии стебля затвора (ускорения затвора) за счет кинетической энергии ствола. Механизм запирания поворотом муфты сложен по своему устройству и неудобен в обращении. В силу этих недостатков не получил широкого распространения. Рычажное запирание Затвор подпирается рычагом (или запирающими защелками), который вращается на оси, закрепленной в ствольной коробке. Такой способ запирания применен в автомате Федорова, у которого запирание осуществляется двумя рычагами. Работа этого механизма запирания происходит, при движении ствола назад с коротким его ходом. При движении ствола назад рычаг, взаимодействуя с выступом неподвижного короба, освобождает затвор — происходит отпирание. Во время движения затвора назад рычаги остаются в повернутом положении, а ствол — в заднем положении. При подходе затвора к стволу последний освобождается для Схема запирающего механизма автомата Федорова: 1 — затвор; 2 — ствол; 3 — рычаг; 4 — неподвижный короб
но Механизмы запирания и отпирания канала ствола движения вперед, и происходит запирание затвора. Данный механизм позволяет получить небольшую длину узла запирания. В этом его основное преимущество перед запиранием боевыми упорами. Применительно к системе с отдачей ствола они обладают тем недостатком, что не выполняют функции ускорителя затвора после отпирания. Это требует дополнительного механизма ускорения затвора, что существенно усложняет систему оружия в целом. Кривошинно-шатунное запирание Такой способ запирания применен в пулемете Максима обр. 1910 г. Этот способ запирания осуществляется по схеме кривошинно-шатунного механизма. Ввиду его сложности разберем более подробно, чем предыдущие способы запирания. На схеме показано положение частей перед выстрелом. Ствол со станинами рамы, выполняющими роль ствольной коробки, занимает крайнее переднее положение. Очередной патрон находится в патроннике и за закраину удерживается изгибами боевой личинки. Шатун и мотыль образуют тупой угол, обращенный вершиной вверх. Мотыль упирается в выступ станины рамы. Между рукояткой и роликом имеется небольшой зазор. При выстреле под действием пороховых газов на дно гильзы вся подвижная система идет назад. После некоторого свободного хода рукоятка упирается в ролик и, взаимодействуя с ним, начинает движение по часовой стрелке. Вместе с рукояткой поворачивается и мотыль. По мере поворота мотыля, благодаря его воздействию на шатун, замок начинает отходить от ствола. Происходит экстракция гильзы. При отходе подвижной системы назад растягивается возвратная пружина. В конце хода подвижной системы назад рукоятка коротким плечом ударяет по ролику и получает со стороны ролика толчок в обратном направлении. Под действием этого толчка и возвратной пружины подвижная система возвращается вперед. Этот способ запирания создает плавность движения затвора и патрона при их подаче, что обеспечивает надежность действия. Схема устройства пулемета системы Максима обр. 1910 г.: 1 — ствол; 2 — левая станина рамы; 3 — боевая личинка; 4 — шатун; 5 — мотыль; 6 — рукоятка; 7 — ролик; 8 — останов замка
Способы запирания и отпирания канала ствола 111 з / 4 5 6 ι—^— ι "^^λ^ Схема работы механизма запирания пистолета «Парабеллум»: а — запертое положение; б — начало отпирания; в — заднее положение затвора; 1 — рамка; 2 — ствол; 3 — ствольная коробка; 4 — затвор; 5 — шатун; 6 — мотыль Недостатки: ♦ сложное устройство механизма; ♦ большая длина узла запирания и обилие деталей, составляющих его, приводит к сильному увеличению при выстреле зазора между передней плоскостью затвора и дном гильзы, вследствие чего поперечный разрыв гильзы наступает здесь при значительно меньших зазорах, чем в других системах запирания; ♦ требуется обработка деталей узла запирания с высокой точностью. Названные недостатки не позволяют применять этот способ в современном оружии. Правда, данный способ был с успехом применен в пистолете Люгера «Парабеллум». В нем система запирания состоит из двух рычагов, шарнирно соединенных между собой, с затвором и задним выступом ствольной коробки. На одном из рычагов с наружной стороны имеются пуговицы с пазами для прохода скошенных выступов задней стенки рамки. В исходном положении средняя ось рычагов находится чуть ниже остальных, чем обеспечивается надежное запирание. При выстреле ствол с затвором и ствольной коробкой отходят назад совместно до момента, пока пуговицы не начнут скользить по наклонным выступам. Рычаги складываются, происходит расцепление ствола с затвором и сжатие возвратной пружины, под действием которой запирающий механизм занимает исходное положение. Запирание с помощью роликов Работа запирающего механизма с использованием роликов происходит следующим образом. В боковых стенках коробки имеются выемы полусферической формы, в которые входит два ролика. При выстреле затвор отходит назад, выталкивает ролики и сближает их. При Схема узла запирания пулемета MG-42: а — затвор отперт; б — затвор заперт; 1 — казенник; 2 — планка обоймы короба; 3 — ролики; 4 — боевая личинка; 5 — клин
112 Механизмы запирания и отпирания канала ствола возвращении подвижной системы выступы затвора снова разводят ролики. Механизм был реализован в германском пулемете MG-42 и чешском пистолете CZ-52. Достоинства: ♦ обеспечивается надежное запирание канала ствола; ♦ смягчается отдача, что позволяет использовать в пистолете мощные патроны. Недостатки: ♦ высокая себестоимость изготовления; ♦ чувствительность к отклонениям мощности патрона и массы пули. Запирание перекосом ствола Эта система применяется обычно в пистолетах, например ТТобр. 1933 г. и «Кольт»М1911А. На верхней поверхности ствола имеются кольцевые выступы, которые входят в пазы кожуха-затвора и обеспечивают жесткое сцепление. Ствол через серьгу соединен с рамкой пистолета. При выстреле затвор под действием пороховых газов на дно гильзы отходит Схема запирания пистолета «Кольт» Μ19 И А: 1 — кожух затвора; 2 — муфта; 3 — ствол; 4 — серьга Схема запирания пистолета «Браунинг Хай Пауэр»: 1 — кожух затвора; 2 — ствол; 3 — прилив ствола; 4 — упор рамки назад совместно со стволом. Серьга, поворачиваясь на оси, верхней осью опускает казенную часть ствола и расцепляет кожух-затвор со стволом. Ствол останавливается, а затвор движется назад один, сжимая возвратную пружину. При обратном движении затвор толкает вперед ствол, серьга поднимает ствол, выступы входят в пазы и происходит запирание. Упрощенный вариант этой системы применен в пистолете «Браунинг Хай Пауэр». Здесь серьгу заменяет прилив со скосом. При отходе ствола назад прилив своим скосом скользит по скосу упора рамки пистолета и опускается. Выступы ствола выходят из пазов кожуха, происходит расцепление ствола с кожухом и отпирание канала ствола. Запирание пороховыми газами Этот способ начал разрабатываться в последние десятилетия XX в. Реальные успехи достигнуты в личном автоматическом оружии.
Способы запирания и отпирания канала ствола 113 Пистолет «Хеклер—Кох» Р-7: I — поршень замедлителя; 2 — камера замедлителя; 3 — газоотводное отверстие Примером могут служить израильский пистолет «Дезерт Игл» и германский «Хеклер—Кох» Р-7. Специальный цилиндр с поршнем- замедлителем со своей пружиной помещается внутри возвратной пружины, а в стволе имеется отверстие для прохода газов. При выстреле часть газов проходит в цилиндр через отверстие и давит на поршень, который как бы становится буфером и замедляет отход затвора. После вылета пули из канала ствола газы выходят через то же отверстие назад под действием поршня и возвратной пружины. Запирание свободным затвором Особенность этого механизма запирания в том, что в нем затвор не сцеплен с неподвижным стволом. Запирание канала ствола осуществляется за счет достаточной массы затвора и силой предварительно поджатой возвратной пружины. Для того чтобы произошло отпирание канала ствола, необходимо, чтобы давление пороховых газов на дно гильзы было больше суммарной силы, оказывающей сопротивление движению затвора назад. Отмстим силы, противодействующие движению затвора: ♦ сила сопротивления пружины, прижимающей затвор к срезу ствола; ♦ сила трения, возникающая между направляющими в ствольной коробке и затвором; ♦ сила трения гильзы в патроннике, так как затвор без гильзы двигаться не может; ♦ сила инерции (масса) затвора. При выстреле отпирание канала ствола осуществляется за счет давления пороховых газов на дно гильзы, передаваемое затвору, после достижения давления форсирования. Из-за разницы в массах затвор и пуля движутся с различной скоростью. Поэтому пуля успевает покинуть канал ствола еще до того момента, когда гильза станет выходить из патронника утонченной частью, т. е. начнется момент открывания канала ствола. Запирание канала ствола осуществляется при возвращении затвора в исходное положение за счет энергии сжатой возвратной пружины. При обратном движении затвор досылает патрон в патронник. Достоинство — простота устройства и работы. Недостатки: ♦ создает высокий темп стрельбы; ♦ требует массивный затвор. 4/»//////////////;/////////л Схема запирания свободным затвором
114 Механизмы запирания и отпирания канала ствола Этот механизм отпирания и запирания канала ствола используется в оружии с маломощными патронами — пистолетах и пистолетах-пулеметах. Для снижения темпа стрельбы делают массивный затвор либо применяют всевозможные замедлители. Запирание свободным стволом Механизм отпирания и запирания канала ствола со свободным стволом, так же как и механизм со свободным затвором, имеет затвор, не сцепленный со стволом. Отличие в том, что здесь затвор неподвижен, а ствол подвижен и движется при выстреле вперед. Запирание канала ствола осуществляется за счет массы ствола и предварительно поджатой возвратной пружины. Для отпирания канала ствола необходимо, чтобы сила трения между пулей и нарезами ствола была больше: ♦ силы сопротивления возвратной пружины; ♦ силы трения гильзы в патроннике; ♦ силы инерции (массы) ствола; ♦ силы трения между направляющими ствольной коробки и стволом. При выстреле под действием пороховых газов гильза выходит из патронника, а пуля движется по каналу ствола и за счет трения с нарезами приводит в движение ствол. Отпирание канала ствола начинается с момента врезания пули в нарезы. К моменту прихода ствола в крайнее переднее положение, т. е. когда казенный срез ствола пройдет патрон в магазине, пуля покинет канал ствола. Запирание канала ствола осуществляется при обратном ходе ствола под действием сжатой возвратной пружины. При этом ствол извлекает Пистолет 'vEJ^E^aSk' Машихера обр. II из магазина патрон и досылает его в патронник. Достоинства: ♦ гасит отдачу мощных патронов; ♦ извлекает гильзу из патронника в наиболее благоприятных условиях. Недостатки: ♦ снижает скорострельность; ♦ приводит к громоздкости ствольной коробки. Способ запирания свободным стволом использован в пистолете Манлихе- ра второго образца. Запирание с помощью вращающегося ствола Для реализации этого способа на поверхности ствола, в общем случае, в дульной части делают скошенные выступы, а в казенной — продольные. Скошенные выступы размещаются в ско-
Способы запирания и отпирания канала ствола 115 шенных пазах ствольной коробки, а продольные — в продольном круговом пазу затвора, обеспечивая движение назад ствола с затвором при выстреле. Во время движения ствола скошенные пазы заставляют его поворачиваться на определенный угол, достаточный для того, чтобы продольные выступы ствола встали против продольных пазов затвора и прризошло расцепление ствола с затвором, т. е. отпирание канала ствола. Запирание канала ствола происходит в обратной последовательности. Достоинства: ♦ надежное запирание; ♦ нечувствителен к боеприпасам. Недостаток — технически очень сложен. Этот способ запирания применен в пистолетах ПСК, Рота, Штейера. Наиболее полно данная система запирания реализована в пистолете Рота. Работу разберем по упрощенной схеме. Ствол в этом пистолете подвижный и имеет две пары боевых выступов — переднюю и заднюю, причем каждая пара расположена симметрично относительно оси канала ствола. Передней парой выступов ствол сцепляется с особой ствольной муфтой, скрепленной с кожухом пистолета, составляющей одно целое с основной рамой, задней же парой он сцепляется с головной частью затвора. Передние выступы находятся в винтовых пазах ствольной муфты; эти винтовые пазы переходят в круговые. Благодаря такому очертанию ствол при своем движении назад при выстреле, скользя по винтовым пазам, вращается вокруг своей оси на 60°; дальнейшее же вращение его еще на 30° производится с помощью вы- ->iV ι 1 -» ! Схема запирания пистолета Рота: 1 — ствол; 2, 3 — передние и задние боевые выступы; 4 — ствольная муфта; 5 —. затвор; 6 — винтовые пазы ствольной муфты; 7, 8.— кольцевые и винтовые пазы затвора; 9 — возвратная пружина ступов ствола, которые при запертом затворе перед выстрелом помещаются в кольцевых пазах затвора; пазы эти переходят в винтовые пазы. При поворачивании ствола на 60° эти выступы переходят из круговых пазов в винтовые, скользя по которым ствол поворачивается еще на 30°. Одновременно при таком вращении ствола на первые 60° ствол выводит свои задние выступы из круговых пазов и таким образом отцепляется от затвора, но при следующем вращении на 30° его передние выступы заходят в круговые пазы ствольной муфты и ствол сцепляется с нею надежным образом. Отсюда видно, что ствол попеременно сцепляется то с затвором, то со ствольной муфтой, причем расцепление одной пары выступов производит сцепление его другой пары. Когда при выстреле ствол повернется на 90°, то, как уже сказано выше, он сцепляется со ствольной муфтой и останавливается, затвор же, отцепленный от ствола, под влиянием приобретенной живой силы двигается назад, извлекая стреляную гильзу и сжимая возвратную пружину.
116 Механизмы запирания и отпирания канала ствола Запирание канала ствола происходит в обратной последовательности под действием возвратной пружины. При этом затвор извлекает очередной патрон из магазина и досылает в патронник. Запирание с помощью защелки (личинки) Существует множество конструкций, действующих по этому способу. Их работа основана на том, что сцепление затвора со стволом осуществляется специальной деталью — запорной защелкой, имеющей с одной стороны запирающий зуб, который входит в выем затвора или ствольной коробки, и нижнюю скошенную часть. При выстреле зуб опускается и расцепляет ствол с затвором. При обратном движении затвора защелка нижним концом скользит по перемычке рамки, поднимается и сцепляет ствол с затвором. Достоинства: ♦ оси ствола, затвора и рамки остаются взаимно параллельными, а ствол движется только прямолинейно; ♦ стабильность боя (кучность) оружия. Недостаток — сложность производства. Эта система применена в пистолетах «Маузер» К-96, «Вальтер» Р-38, «Бе- ретта» 95 и 92FS. Запирание с помощью наклонного движения затвора Казенная часть ствола имеет отросток с выступом, который входит в выем в передней части затвора. При выстреле ствол с затвором движутся назад, затвор перемещается в горизонтальной плоскости с подъемом Затвор закрыт 5 3 2 4 1 Схема механизма запирания пистолета «Маузер» К-96: а — запертое положение; б — отпертое положение; 1 — основание рамки; 2 — вкладыш; 3 — ствол; 4 — затвор; 5 — возвратная пружина; 6 — запирающая защелка Затвор открыт Схема запирания в пистолете Бергмана: I — отросток ствола; 2 — затвор; 3 — наклонная плоскость затвора; 4 — наклонная плоскость короба; 5 — возвратная пружина
Соединение ствола со ствольной коробкой 117 задней части и выступ выходит из паза затвора. Происходит расцепление. После выстрела процесс идет в обратном направлении. Достоинства: ♦ надежное запирание канала ствола; ♦ малочувствителен к боеприпасам. Недостаток — сложное производство. Эта система применена в пистолете Бергмана. Запирание при длинном ходе ствола назад Во время выстрела сцепленный с затвором ствол движется по рамке до тех пор, пока затвор своим казенным срезом не пройдет заднюю стенку магазина. В конце хода ствол расцепляется с затвором и под действием своей возвратной пружины возвращается в исходное положение, а затвор остается неподвижным до того момента,, пока ствол не достигнет исходного положения и под действием своей возвратной пружины движется вперед, извлекает патрон из магазина, досылает его в патронник, сцепляется со стволом и запирает канал ствола. §A/W ΥΖΖΖΖΖΖΖΖΣΖ. 7ΖΖΖΖΖΖΖΖΖΖΖΖΖΔ Схема запирания при длинном ходе ствола назад Достоинства: ♦ надежно запирает канала ствола; ♦ извлекает стреляную гильзу в тот момент, когда давление газа в стволе минимальное. Недостатки: ♦ малая скорострельность; ♦ громоздкость оружия, так как требует длинную ствольную коробку; ♦ необходимы две возвратные пружины. 4. СОЕДИНЕНИЕ СТВОЛА со ствольной коробкой Как было выяснено выше, ствольная коробка участвует в запирании канала ствола, а поэтому прочность ее крепления со стволом играет не малую роль. Соединение ствола со ствольной коробкой может быть неразъемным и разъемным. Неразъемные соединения применяются в том случае, когда живучесть ствольной коробки или оружия в целом определяется живучестью ствола. Неразъемные соединения могут выполняться резьбовыми или прессовыми. Оба способа обеспечивают необходи-
118 Механизмы запирания и отпирания канала ствола мую прочность и надежность соединения. Разъемные соединения ствола со ствольной коробкой применяются тогда, когда живучесть оружия не определяется живучестью ствола или когда предусмотрены запасные стволы для замены разогретого при стрельбе ствола. По конструкции разъемные соединения могут быть резьбовыми, сухар- но-резьбовыми и клиновыми. Резьбовое соединение является наиболее простым в изготовлении, но сложным в сборке. Требуется много времени на замену ствола и специальный инструмент для его отвинчивания и завинчивания. Данное соединение чаще всего применяется в несменяемых стволах. Сухарно-резъбовое соединение в отношении производства сложнее резьбового. При наличии забоин на резьбовой части (что возможно при эксплуатации) замена ствола становится затруднительной операцией. Преимущество этого соединения в том, что при правильной эксплуатации оружия оно позволяет осуществлять быструю замену ствола. Клиновое соединение наиболее просто в изготовлении, но требует точной подгонки деталей для достижения одно- эбразного положения ствола. При этом соединении нет необходимости в пово- Силы, действующие на соединение ствола со ствольной коробкой роте ствола или муфты, поэтому смена ствола представляет простую и быстро выполняемую операцию. Способы расчета прочности соединения ствола со ствольной коробкой ничем не отличаются от способов расчета на прочность, принятых в машиностроении. Основной величиной, которую необходимо знать при расчете, является сила, стремящаяся нарушить прочность соединения ствола со ствольной коробкой. Величина этой силы зависит от способа крепления оружия. Рассмотрим для примера крепление оружия цапфами или проушинами ствольной коробки. В этом случае на соединение ствола со ствольной коробкой будут действовать следующие силы: ♦ сила давления на скат патронника Fh расчетная величина которой будет равна ^i = Л™ (Si - S), где Ртах — максимальное давление газов в канале ствола; S — площадь поперечного сечения канала ствола; Sj — площадь поперечного сечения патронника по казенному срезу; ♦ продольная составляющая силы трения пули F2 при движении по нарезам, величина которой, как видно из рисунка, будет равна F2 = R · cos α =fN· cos α, где R — сила трения пули, т. е. коэффициенту трения, умноженному на нормальное давление N; ос — угол наклона нарезов. Следовательно, расчетное усилие F для этого случая будет равно
Расчет узла запирания 119 F = F,+F2= Ртгх (S, -S)+fN- cos α, Расчет силы, действующей на соединение ствола со ствольной коробкой, будет аналогичным приведенному также и для ручного стрелкового оружия (винтовки, карабина), так как характер его крепления ничем не отличается от разобранного случая. 5. РАСЧЕТ УЗЛА ЗАПИРАНИЯ Основные положения Узел запирания рассчитывается на прочность сцепления затвора со ствольной коробкой, упругую деформацию при выстреле и температурную деформацию в процессе стрельбы. Прочность сцепления затвора со ствольной коробкой рассчитывается по силе, действующей на это сцепление, методами сопротивления материалов. Упругая деформация узла запирания определяется силой Q, действующей на узел, и жесткостью узла где Ртах — максимальное давление пороховых газов; d0 — внутренний диаметр гильзы у дна. Или определяется размерами деталей, составляющих узел, /у и Sj Ε Sf ' где Е — модуль упругости материала узла; /, — длина детали или участка ее с площадью Sj. Упругая деформация узла запирания во избежание поперечного разрыва гильзы при выстреле для каждого типа патрона не должна превосходить некоторой наперед заданной величины λ, т. е. соблюдать условие V"o где dx — диаметр патронника у казенного среза; S} — площадь поперечного сечения патронника у казенного среза; d0 — внутренний диаметр гильзы у дна. Коэффициент жесткости узла запирания Температурная деформация определяется температурой нагрева ствола t и длиной участка 1С А/с = ос + /с, где α — коэффициент линейного расширения (для стали порядка 12 · 1061/град). Поэтому при проектировании оружия необходимо максимально приближать место крепления ствола в ствольной коробке к казенному срезу ствола. При расчете деталей узла запирания действующая на них сила давления по- h ШМУШ^^ ι, УШ/ШШ/Ш Схема соединения ствола (1), ствольной коробки (2) и затвора (3)
120 Механизмы запирания и отпирания канала ствола $ Расчетная схема узла запирания с поворотом затвора //////////////////////////У///////////////// Расчетная схема узла запирания с перекосом затвора роховых газов принимается статической и осевое сопротивление гильзы не учитывается. В зависимости от способа запирания расчет нормальных реакций опоры имеет некоторые особенности. Рассмотрим только два случая. Для систем с поворотом затвора, боевой личинки или муфты, проектируя все действующие силы на продольную ось, получим выражение для реакций, действующих на каждую опорную поверхность боевого выступа затвора и боевых упоров ствольной коробки, в общем виде: N= ^^ , /:A7(cosoe + /sinoe) где Sj — площадь поперечного сечения патронника в казенном срезе; Ртах — максимальное давление пороховых газов в канале ствола; η —количество боевых выступов затвора;/— коэффициент трения; к=0,6 — 0,7 — коэффициент неравномерности работы боевых выступов; α — угол наклона винтовой линии опорных поверхностей боевых выступов. Для оценки прочности элементов деталей необходимо проверить на смятие, изгиб и срез боевых выступов затвора и боевые упоры ствольной коробки. _ Ν _ Ν Ν где SCM — площадь смятия одного боевого выступа затвора; Scp — площадь среза; W— момент сопротивления изгибу. В большинстве случаев величина Ne незначительна, поэтому проверку боевых выступов затвора на изгиб можно не производить. Для систем с перекосом затвора величина реакций связей определяется по следующей зависимости s Ρ /V = ] ,пах , / sin α + cos α F^ N ("sin α +/cos a). Из выражения для реакции N следует, что с увеличением угла α реакция N увеличивается. При этом возрастает и величина реакции F. Поэтому для обеспечения прочности деталей узла запирания целесообразно угол α делать возможно меньшим, но достаточным для обеспечения свободного движения затвора при отпирании. Для пулемета Горюнова N - cos a +flV · sin α - Ρ = 0, где/— коэффициент трения, cos α+/ sin α
Расчет узла запирания 121 шмммдиш Силы, действующие на затвор пулемета Горюнова обр. 1943 г. Одним из отрицательных качеств механизма запирания с перекосом затвора является наличие так называемого расклинивания^, е. торможения подвижной системы автоматики силами трения, возникающими в результате перекоса затвора, что отражается на надежности работы автоматики и износе ее частей. Теперь рассмотрим торможение подвижной системы автоматики при движении ее вперед. Ведущее звено, двигаясь вперед под действием возвратной (возвратно-боевой) пружины с ускорением, стремится перекосить затвор, в результате чего затвор прижимается к направляющей распирающей (расклинивающей) силой R. С той же силой прижимается затворная рама (стебель затвора) к направляющей. Не вдаваясь в математические выкладки, получим окончательное уравнение 7(l-/tgcc) R = (1 + —JL)tga Μ, + 2/: где / — сила пружины; М3 — масса затвора; Мр — масса затворной рамы;/— коэффициент трения; R — распирающая (расклинивающая) сила. Отсюда видно, что чем больше масса затвора М3 и сила пружины и чем меньше угол а, тем больше расклинивающая сила R. Для уменьшения R желательно 'ttf/A -У ι мд: N 7R •М„х fN <fN • fR '/V шш//7//ттш/ш/////шммммм!м»> mm 77777т Силы, действующие на подвижную систему автоматики с перекосом затвора при движении ее вперед брать угол α больше. Но большой угол не способствует плавности запирания, поэтому его берут обычно 40—60°. Определение размеров деталей запирающего механизма При определении размеров деталей запирающего механизма прежде всего исходят из условий обеспечения достаточной их прочности при выстреле. Размеры деталей можно рассчитать так, что запас прочности в данных деталях будет равен единице. Очевидно при этом вес оружия будет минимальным, что имеет крайне важное значение. С другой стороны от величины запаса прочности в соответствующих деталях зависит срок службы оружия: чем больше запас прочности η в различных деталях оружия, тем больше срок его службы, чем меньше допустимое напряжение, тем больше запас прочности η при одних и тех же качествах металла. Исследования допустимых напряжений в различных образцах оружия показывают, что в этом отношении имеется довольно большой размах. Например, в нашей винтовке обр. 1891/30 г. допускается напряжение на смятие боевых выступов около 5000 кг/см2, в автомате Федорова — около 4000 кг/см2, в япон-
122 Механизмы запирания и отпирания канала ствола ской винтовке Арисака — около 3500 кг/см2, а в пулемете Дегтярева — около 2500 кг/см2. На основании приведенных данных можем сказать, что каких-либо норм в выборе допустимых напряжений при расчете деталей оружия не установлено. При определении размеров деталей запирающего механизма для назначения допустимых напряжений обычно прибегают к сравнению, т. е. выбирают какую-либо систему, подобную изготовляемому образцу, определяют допустимые напряжения в соответствующих ее деталях и принимают эти напряжения при своем расчете. Для определения прочностных размеров соответствующих деталей нужно определить в каждом отдельном случаем прежде всего, какую нагрузку испытывает данная деталь при выстреле и каким деформациям она подвержена, т. е. работает ли она на смятие, срез или изгиб, а затем уже по соответствующей формуле и при соответствующем допускаемом напряжении можно определить прочные ее размеры. В качестве примера остановимся на расчете некоторых частей затвора. Назначение затвора — во время выстрела закрывать патронник со стороны казенного среза, удерживая гильзу и делая невозможным прорью газов. Таким образом, затвору приходится принимать на себя все давление пороховых газов, действующих на площадь дна гильзы. Определение размеров деталей узла запирания вообще и затвора в частности производится прежде всего из соображений обеспечения достаточной прочности при выстреле. Разберем вопрос о силе, действующей на затвор. При расчете затвора на прочность следует брать наибольшее возможное усилие, т. е. ориентироваться на более трудные условия работы механизма. Это может быть, например, при поперечном разрыве гильзы. В этом случае действующая на затвор сила будет где Ртгх — максимальное давление пороховых газов; D — диаметр патронника у казенного среза. Что касается определения усилий, на которые следует рассчитывать опорные поверхности затвора, то этот вопрос решается, исходя из конкретной схемы узла запирания. Различные части затвора в зависимости от его конструкции и условий работы могут быть рассчитаны по соответствующим формулам сопротивления материала. Рассмотрим расчет боевых выступов затвора. В данной схеме запирания нагрузка, воспринимаемая затвором, распределяется на два боевых выступа. Расчет боевых выступов применительно к данной схеме следует производить на смятие в плоскости аб вг и на срез в плоскости аб де. Передняя часть затвора работает также на изгиб, но ввиду того что поперечное сечение затвора обычно делается сравнительно большим, прочное сопротивление изгибу легко обеспечивается. В рассматриваемом случае сила Р, воспринимаемая затвором, равномерно распределяется на два боевых выступа. Силу, действующую на один боевой выступ, обозначим β, допустимое напряжение на смятие — 7?ср: тогда по известной формуле из сопротивления материалов можем определить площадь
Расчет узла запирания 123 Схема расчета боевых выступов ( О затвора ^ -* аб вг, оказывающую достаточное сопротивление смятию; Q *ι = Л.. Обозначая допустимое напряжение на срез через 7?ср, можем определить площадь аб де, оказывающую сопротивление срезу Пример. Допустим, что сила, действующая на затвор, равна Ρ = 3300 кг. Тогда Q = 1650 кг, допускаемое напряжение на смятие применим RCM= 2500 кг/см2, допустимое напряжение на срез Rcp = = RCM = 1875 кг/см2. 1. Определим величину опорной плоскости, работающей на смятие: . Q 1650 S, = = = ϋ,οο см2. 1 Rcp 2500 Принимая форму опорной плоскости аб вг в виде прямоугольника и задаваясь наибольшей его стороной, равной аб=1 см, наименьшую его сторону будем считать равной 0,66 см. 2. Определим величину плоскости аб де, оказывающую сопротивление срезу Q 1650 52 = — = -^-^ = 0,9 Я™ 1875 см^ Так как форма плоскости имеет тоже вид прямоугольника, одна из сторон которого равна аб = 1см, то другая сторона будет равна 0,9 см. В ручном автоматическом оружии в целях облегчения его веса, стремясь уменьшить размеры затвора и связанные с ним размеры ствольной коробки, доводят напряжения до их предела, который может выдержать закаленная поверхность соответствующего сорта стали. Минимальный размер поперечного сечения затвора определяется диаметром головки гильзы, так как затвор должен перекрывать ее. Поперечные размеры затвора определяются также необходимостью помещения деталей ударного механизма внутри затвора. При назначении поперечного сечения затвора исходят из соображений получения минимального веса системы. Обеспечивая достаточную ι фочность затвора, не следует чрезвычайно увеличивать его размеры, так как с размерами затвора связаны и размеры ствольной коробки, а следовательно, и вес оружия. Наиболее выгодной формой поперечного сечения затвора является круглая, так как обеспечивает минимальный вес системы и ее лучшую компоновку. В этом случае обработка затвора, а также и ствольной коробки, может производиться на обыкновенном токарном станке. Если же по каким-либо соображениям круглая форма поперечного сечения затвора не подходит, тогда сечение затвора делают прямоугольным, близким к квадрату. Другие формы затворов менее выгодны. Иногда от обычной формы затвора отступают из тех соображений, что затвор до досылания патрона в патронник должен перекрыть некоторую площадь дна гильзы патро-
124 Механизмы запирания и отпирания канала ствола Гильза Взаимодействие затвора с гильзой при досылании: а — с использованием досылателя; б — с перекрытием дна гильзы затвором на, находящуюся в приемнике, наличием специального досылателя. Длина деталей, входящих в систему запирания, желательна возможно меньшая, так как от нее зависит длина ствольной коробки, незначительное изменение которой вызывает существенные изменения веса оружия. Длина затвора, за исключением системы с качающимся затвором, обычно определяется так, чтобы затвор перекрывал окна в ствольной коробке, предохраняя таким образом механизм оружия от загрязнения. Если же при незначительном усложнении конструкции системы возможно для перекрытия окон в ствольной коробке применять, например, специальные щитки, тогда длина затвора может быть меньше длины патрона. В конструкции затвора нужно предусмотреть меры к уменьшению износа деталей. Главный вид износа — истирание подвижных деталей; истирание опорных поверхностей ведет к увеличению зазора между дном гильзы и зеркалом затвора (об этом ниже). Во избежание сильного истирания необходимо производить отпирание затвора после того, как давление газов в канале ствола упало, в противном случае опорные поверхности несут большую нагрузку, вызывающую значительные силы трения. Конструктивным средством для этого является «свободный ход» движущихся частей (поршня в системах с отводом газов, ствола в системах с отдачей ствола); иными словами, до начала отпирания затвора должен пройти некоторый промежуток времени, чтобы не только пуля успела выйти из канала ствола, но и пороховые газы смогли покинуть канал ствола. При движении затвора следует избегать лишних трений. Ради уменьшения износа трущихся деталей надо применять сорта стали, наиболее сопротивляющиеся истиранию, и соответственно их обрабатывать. Значение зазора между передней плоскостью затвора и дном гильзы Величина зазора между передним обрезом затвора и дном гильзы не должна превосходить определенного предела, в противном случае наблюдается поперечный разрыв гильзы, а минимальная величина позволяет закрываться затвору. Поперечный разрыв гильзы при зазоре, превосходйщем некоторый предел, объясняется тем, что гильза, будучи подвержена давлению пороховых газов при выстреле, прижимается к стенкам патронника и ее трение мешает ей свободно выходить назад. Давление же газов на дно при наличии зазора заставляет деформировать гильзу в направлении затвора. Рассмотрим влияние зазора между передней плоскостью затвора и дном гильзы ε на работу гильзы при выстреле (и, следовательно, на работу оружия). Для упрощения задачи будем рассматривать вначале цилиндрическую гильзу; примем допущение, что стенки гильзы имеют постоянную толщину.
Расчет узла запирания 125 При выстреле на цилиндрическую гильзу действуют следующие силы: сила давления пороховых газов на дно гильзы nd2 п Ρ = Ρ r™ 4 где d— внутренний диаметр гильзы; Ρ — давление пороховых газов в канале ствола. Под действием этой силы гильза стремится сдвинуться в заднее положение и выбрать зазор ε между наружной поверхностью дна гильзы и передней плоскостью затвора; сила трения между стенками гильзы и стенками патронника. Эта сила возникает при смещении гильзы назад и плотном прижатии стенок гильзы к стенкам патронника. Силу трения гильзы можно найти по формуле T = P'nd Lf, где Ρ'—давление между стенками гильзы и стенками патронника,* d — наружный диаметр гильзы (принимаем равным внутреннему); L — длина трущихся частей гильзы; /— коэффициент трения между гильзой и патронником. Из формулы видно, что сила трения изменяется с изменением давления Р'и зависит от величины поверхности гильзы, а также коэффициента/, который изменяется с изменением давления. Сила трения Г, приложенная к наружной поверхности гильзы, направлена в сторону дульной части и препятствует смещению гильзы назад. Вследствие наличия зазора ε гильза имеет возможность сместиться назад, стремясь выбрать этот зазор, а ее стенки будут испытывать продольное растяжение. Силы, действующие на цилиндрическую гильзу при выстреле Обозначим: S — площадь сечения гильзы у ее дна. Она равна S = ndb , σ — предел прочности материала гильзы. Тогда разрывная сила гильзы будет N = Sc = ndbo . Рассматривая действие перечисленных сил на гильзу, можно сделать следующий вывод. Если сила трения Г между стенками гильзы и стенкой патронника и сила давления газов на дно Рт больше разрывной нагрузки, т. е. T>N и Рт> К а зазор между передней плоскостью затвора и дном гильзы превосходит неко- Схема действия пороховых газов на затвор при наличии поперечного разрыва гильзы
126 Механизмы запирания и отпирания канала ствола торую предельную величину, то неизбежен поперечный разрыв гильзы. Таким образом, поперечный разрыв гильзы происходит при наличии следующих условий 1) Τ > TV или PndLf> ndbo , сокращая на ndb получим P'Lf nd2 2) Pm > N или Р >ndbo / ДН ^ сокращая на π d δ получим P'd 4δ > σ 3) ε > ε пред· В гильзе бутылочной формы явления, происходящие при выстреле, значительно сложнее. В этом случае на гильзу в продольном направлении действуют силы: , ♦ сила давления пороховых газов на дно гильзы Эта сила направлена в сторону затвора, она стремится сдвинуть гильзу в заднее положение и выбрать зазор ε; i^N^>N>....... >лу-,\\ Йй&Ш^ , %lJ.i,UU, m К/ДН Силы, действующие на гильзу бутылочной формы при выстреле ♦ сила трения Гмежду стенками гильзы и стенками патронника. Она препятствует смещению гильзы в сторону затвора; ♦ сила давления пороховых газов на скат гильзы Рск. Эта сила также препятствует смещению гильзы назад. Суммарная сила R, препятствующая смещению гильзы назад Τ = P'ndJJ + P'ndlJ rndl Ρ = nd 2\ где dK, /K, d, /д — размеры по чертежу. Принимая для упрощения толщину стенки гильзы δ постоянной, можно найти разрывную силу гильзы N = ndK5o , где δ — толщина стенки гильзы. Условия поперечного разрыва: R> Ν;Ρα»>Ν;ε> гпрсй. Данные условия отличаются от аналогичных условий для цилиндрической гильзы тем, что суммарная сила R, препятствующая смещению гильзы назад, значительно больше аналогичной силы цилиндрической гильзы Т. Вследствие этого при бутылочной форме несоизмеримо меньше возможность смещения ее назад и выбора зазора ε. Поэтому в оружии для более мощного патрона должно быть уделено исключительное внимание величине зазора ε. Добавим, что с увеличением коэффициента бутылочности гильзы возрастает вероятность поперечных разрывов гильзы при одной и той же ее длине. Теоретически определить с достаточной точностью предельную величину
Расчет узла запирания 127 зазора между дном гильзы и передней плоскостью затвора довольно трудно. Из вышесказанного известно, что детали узла запирания имеют упругую деформацию. Для затвора она определяется по закону прямой пропорциональности λ = Qa FE где Q—сила давления гильзы на затвор (она не равна Рдн); а — длина упруго деформирующейся части затвора; F — площадь поперечного сечения затвора; Ε — модуль упругости материала затвора. Наличие упругой деформации приводит к увеличению зазора между передней плоскостью затвора и казенным срезом ствола; это равносильно увеличению первоначального зазора ε до ε7, так как г} = ε + λ. Отсюда вывод, опорные поверхности затвора нужно располагать как можно ближе к казенному срезу ствола. В заключение посмотрим, как на практике ведет себя зазор ε. При производстве оружия (например, под винтовочный патрон) устанавливается зазор Δ между передней плоскостью затвора и казенным срезом ствола. Размер этого зазора должен быть не менее наибольшей толщины закраины гильзы, чтобы затвор свободно крыл патрон. Наличие производственных допусков на детали узла запирания и размеры гильзы делает неизбежным появление зазора ε между передней плоскостью затвора и дном гильзы. Величина этого зазора для гильзы с закраиной будет равна ε = Δ-h, Схема деформации затвора при выстреле где Δ — зазор между передней плоскостью затвора и казенным срезом ствола; h — толщина закраины гильзы. Для примера определим предельное значение зазора в карабине обр. 1944 г., не бывшего в эксплуатации. Для него Анаи6 = 1,753 мм, Анаим = = 1,651 мм. Закраина гильзы 7,52-мм винтовочного патрона имеет размеры h = 1,63 - -0,13 мм. Тогда ^наиб ^наиб ^наим 19 (DJ ^наим ~~ ^наим ~ ^наиб ~~ 1 ,ОЭ 1 — -1,50 = 0,253 мм 1,630 = 0,021 мм Таким образом, величина всегда имеющегося зазора между передней плоскостью затвора и дном гильзы может колебаться в довольно значительных пределах, а изготовление этих деталей с большой точностью связано с производственными затруднениями, так как требует точного выдерживания размеров Δ и Л. IK^^^^^d шшшш$ Образование зазора между передней плоскостью затвора и дном гильзы
ГЛАВА VIII МЕХАНИЗМЫ ОТКРЫВАНИЯ И ЗАКРЫВАНИЯ КАНАЛА СТВОЛА 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ Механизмы открывания и закрывания канала ствола служат для подготовки и обеспечения процесса перезаряжания оружия. Механизмы открывании и закрывания канала ствола —это совокупность деталей, обеспечивающих доступ к каналу ствола после его отпирания и ограничивающих доступ перед его запиранием. Основной деталью механизма открывания и закрывания канала ствола, так же как и в механизме отпирания и запирания канала ствола, является затвор. Открывание и закрывание канала ствола заключается в смещении затвора относительно казенного среза ствола для подачи очередного патрона в патронник. Механизмы отпирания и запирания, открывания и закрывания теснейшим образом связаны между собой, так как в своем составе содержат, в основном, одну и ту же совокупность деталей, все операции выполняют под воздействием одних и тех же сил и протекают эти операции в одних и тех же условиях. Операции отпирания и открывания, закрывания и запирания, в зависимости от типа затвора, могут протекать одновременно (качающийся, клиновый, крановый и свободный затворы) или разделяться во времени (скользящие затворы), когда запиранию предшествует операция закрывания канала ствола, а операции открывания канала ствола — операция отпирания. Устройство механизма отпирания и запирания канала ствола зависит от типа затвора и типа автоматики. В неавтоматическом оружии используются все типы затворов, за исключением свободного затвора, и операции открывания и закрывания канала ствола осуществляются под воздействием мускульной силы стрелка при неподвижном стволе. В автоматическом оружии применяется только скользящий затвор, поэтому для операции открывания канала ствола используется сила давления пороховых газов, воздействующих: ♦ либо через дно гильзы на затвор; ♦ либо через боковое отверстие в канале ствола на поршень в газовой ка-
Назначение и виды 129 море, имеющем постоянную или временную связь с затворной рамой. Операция закрывания канала ствола осуществляется за счет энергии сжатой возвратной пружины. Операции открывания и закрывания ствола осуществляются как при неподвижном стволе, так и стволе, осуществляющем короткий или длинный ход. В зависимости от характера движения затвора механизмы открывания и закрывания канала ствола можно разделить на следующие группы: ♦ с качающимся затвором; ♦ с клиновым затвором; ♦ с вращающимся затвором; ♦ со скользящим затвором. Механизм с качающимся затвором Качающийся затвор обеспечивает открывание и закрывание канала ствола путем качания затвора относительно оси канала ствола. Особенность этого механизма заключается в том, что затвор имеет небольшое перемещение, а операции открывания и закрывания канала ствола осуществляются одновременно с отпиранием и запиранием канала ствола. Он выполняет только указанные операции. Для подачи патронов в патронник и для экстракции и отражения стреляных гильз используются специальные механизмы, связанные с движением других звеньев, что значительно усложняет конструкцию оружия. Поэтому они не используются в автоматическом оружии. Известен только один случай применения такого механизма — пулемет Мадсена. Механизм с клиновым затвором Клиновый затвор обеспечивает открывание и закрывание канала ствола путем прямолинейного поступательного движения в направлении, перпендикулярном оси канала ствола с одновременным отпиранием и запиранием канала ствола. Механизм открывания и закрывания канала ствола, созданный на базе клинового затвора, обладает теми же достоинствами и недостатками, что и механизм, выполненный на базе качающегося затвора. В связи с тем, что клиновый затвор не обеспечивает работу механизмов перезаряжания, он в автоматическом оружии применяется редко. Наиболее часто он используется в полуавтоматическом оружии, так как позволяет сравнительно просто осуществить полуавтоматику копир- ного типа, обеспечив автоматическое открывание канала ствола, отпирание и открывание затвора с удалением гильзы из патронника (каморы). Механизм с вращающимся (крановым) затвором Вращающиеся (крановые) затворы позволяют создать механизм, который обеспечивает открывание и закрывание канала ствола за счет своего вращения вокруг оси параллельной (перпендикулярной) оси канала ствола с одновременным обеспечением запирания и отпирания канала ствола. Механизм открывания и закрывания канала ствола, созданный на базе кранового затвора, обладает теми же дос- 5 3ак 1212
130 Механизмы открывания и закрывания канала ствола Автоматический пистолет системы Ознобищева обр. 1925 г. тоинствами и недостатками, что и два предыдущих механизма. Крановые механизмы открывания и закрывания канала ствола применялись в прошлом в неавтоматическом оружии, например в винтовке и карабине Вернд- ля. В автоматическом использован только в пистолете Ознобищева. В современном автоматическом и полуавтоматическом оружии не применяется. Механизм со скользящим затвором Механизм обеспечивает открывание и закрывание канала ствола путем прямолинейного поступательного движения затвора вдоль оси канала ствола. Затвор при этом совершает большие перемещения и используется как основная ведущая сила в автоматическом оружии для приведения в действие других механизмов автоматики (подачи патронов в патронник, экстракции и удаления стреляных гильз), что позволяет обеспечить наибольшую простоту оружия. Механизмы со скользящим затвором имеют широкое распространение в современном автоматическом и неавтоматическом оружии. 2. МЕХАНИЗМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ Механизм со свободным затвором При использовании в образце оружия свободного затвора механизм отпирания и запирания канала ствола и механизм открывания и закрывания канала ствола работают одновременно. В этом случае отпирание и открывание канала ствола, так же как закрывание и запирание канала ствола, совпадают по времени. Работа такого затвора описана в главе VII. Условием нормального функционирования механизма является подбор массы затвора и силы возвратной пружины
Механизмы автоматического оружия 131 Прорыв стенки гильзы пороховыми газами ШШУЛ ^шш\ (с учетом сил трения), чтобы они обеспечивали такую скорость открывания канала ствола, при которой гильза не успевает выйти из патронника своей утонченной частью, дабы избежать возможного прорыва газов через стенки гильзы. Поэтому заранее задаются величиной отхода затвора за то время, пока пуля покинет канал ствола, и подбирают массу затвора по зависимости где q — вес пули; ω — вес заряда; L — длина нарезной части; Q — вес затвора; Xj — путь затвора (величина выхода гильзы и канала ствола). Чем больше масса затвора, тем меньше его отход и меньше выход гильзы. Для примера возьмем пистолет, который имеет нарезную часть//= 100 мм, вес пули q = 5,52 г, вес заряда ω=0,53 г, дадим величину отхода для затвора х} = = 2,4 м и попытаемся определить ту массу затвора, которая нам это обеспечит: β* 5,52 + 0,5-0,53 2,4 100-240l·, Анализ и подбор характеристик такого затвора облегчают так называемые велограммы. Строятся они следующим образом: по оси χ откладывается путь затвора, а по оси у время движения t. На этой странице представлены ве- лосимметрические кривые для двух за- Велограммы движения свободного затвора: а — ударяющегося в заднем положении; б — с полным поглощением энергии отдачи возвратной пружиной творов: ударяющегося в заднем положении (вершина графика) и не достигающего упора, так как в этом случае энергия отдачи полностью поглощается возвратной пружиной. Анализ показывает, что первый вариант обеспечивает меньшую длину хода затвора, меньше время цикла на величину Т9 а это дает более высокий темп стрельбы. И еще, этот вариант обеспечивает меньшую длину ствольной коробки, а следовательно, и оружия. С другой стороны, сильные удары затвора в переднем и заднем положениях приводят к значительному колебанию оружия, что увеличивает рассеивание. Здесь нужно идти на все тот же компромисс. Механизм со свободным стволом В этом случае, как и в механизме со свободным затвором, операции отпирания и открывания канала ствола, закрывания и запирания канала ствола практически совпадают по времени. Работа механизма описана в главе VII. Главной задачей при разработке этого механизма является подбор такого
132 Механизмы открывания и закрывания канала ствола веса ствола и силы возвратной пружины (с учетом всех сил трения), чтобы выход гильзы из патронника утонченной частью осуществлялся после того, как пуля покинет канал ствола. В противном случае может возникнуть прорыв стенки гильзы за счет наличия высокого давления пороховых газов в канале ствола. Механизм с полусвободным затвором (коротким ходом ствола) Все случаи использования полусвободного затвора в автоматическом оружии для запирания и отпирания канала ствола были рассмотрены в главе VII. Напомним, что полусвободный затвор — это затвор, который находится в зацеплении со стволом до того, пока пуля не покинет канал ствола. Во время выстрела ствол, сцепленный с затвором, перемещается назад до момента, пока XI а Τ /·*^ν^ Затвор / Ствол ^V^ | Ι / у Ствол \т у Затвор '. 6 t Велограммы движения автоматики систем с коротким ходом ствола: а — ствол задерживается в заднем положении; б — ствол не задерживается в заднем положении пуля не покинет канал ствола. После этого происходит расцепление ствола с затвором и ствол останавливается, проделав короткий ход. После остановки ствол либо возвращается в исходное положение под действием своей возвратной пружины, либо ждет подхода затвора и вместе с ним под действием его возвратной пружины возвращается в исходное положение (см. велограммы, где tj — когда движется только один затвор, a tc — время движения ствола). В момент расцепления ствола с затвором происходит отпирание канала ствола. Дальше ствол движется под действием силы остаточного давления пороховых газов и сил инерции. Под действием этих сил происходит открывание канала ствола, удаление стреляной гильзы и окончательное сжатие возвратной пружины. В том случае, когда сил инерции не хватает для полного открывания канала ствола, используются различного типа ускорители. Так как вес ствола больше веса затвора, то он имеет и большую кинетическую энергию, полученную от пороховых газов. Ствол завершает короткий ход и затрачивает свою энергию в основном на удар в заднем положении. Схема оружия с коротким ходом ствола: 1 — возвратная пружина затвора; 2 — возвратная пружина ствола; 3 — затвор; 4 — ствол; 5 — кожух; 6 — ускоритель
Механизмы автоматического оружия 133 Затвор движется на большем пути и ему надо иметь больший запас энергии, кроме того, ему нужно извлечь гильзу из патронника и окончательно сжать возвратную пружину. Рычаг-ускоритель в момент расцепления затвора со стволом толкает затвор и ускоряет его движение назад. Таким образом, ускоритель перераспределяет кинетическую энергию подвижных частей, отбирая часть энергии у ствола, и сообщает ее затвору, при этом скорость движения затвора увеличивается, а скорость движения ствола замедляется. В личном оружии за счет соединения затвора с кожухом сочетание кожух—затвор имеет большую массу, чем масса ствола, а поэтому кинетической энергии у кожуха—затвора хватает для проведения всех операций. Закрывание канала ствола осуществляется при помощи энергии сжатой возвратной пружины. Затвор, двигаясь под ее воздействием вперед, извлекает патрон из магазина, досылает в патронник, производит закрывание канала ствола с последующим его запиранием. Отметим еще одну важную деталь. Момент расцепления затвора со стволом определяется конструкцией системы запирания. При этом надо иметь в виду, что чем раньше происходит открывание затвора, тем хуже условия экстрактирования гильзы, тем больше силы трения между соответствующими деталями запирающего механизма, что вызывает их сильное истирание. Из этих соображений более выгодно производить позднее открывание затвора. С другой стороны, позднее открывание влечет понижение темпа стрельбы, так как затвор будет иметь меньшую кинетическую энергию, а больший его ход увеличивает длину оружия. В силу вступает компромисс! Механизм с длинным ходом ствола При использовании в оружии длинного хода ствола для работы автоматики операции отпирания и открывания, закрывания и запирания канала ствола также разделены во времени. Как было ранее установлено (глава VII), отпирание канала ствола выполняется в тот момент, когда сцепленные ствол и затвор достигают крайнего заднего положения и происходит их расцепление. Открывание канала ствола начинается с момента движения ствола вперед под действием своей сжатой возвратной пружины. Закрывание канала ствола осуществляется сжатой возвратной пружиной затвора после того, как ствол займет исходное положение. Двигаясь вперед, затвор извлекает очередной патрон из магазина, досылает его в патронник, закрывает и запирает канал ствола. На велограмме данного механизма Τ— «мертвое» время, когда затвор стоит в заднем положении, ожидая прихода ствола в исходное положение. Затвор Велограммы движения автоматики систем с длинным ходом ствола
134 Механизмы открывания и закрывания канала ствола Оружие с отводом пороховых газов Назначение и виды газоотводных устройств Автоматическое оружие, работающее на принципе отвода пороховых газов через боковое отверстие в канале ствола, имеет широкое распространение. За счет отвода части пороховых газов обеспечивается работа как механизмов отпирания и запирания канала ствола, так и механизмов открывания и закрывания канала ствола. Газоотводное устройство иногда называют газоотводным двигателем. Газоотводное устройство может располагаться как сверху ствола, так и под ним. Его основу составляет газовая камора (встречается название «камера»). Основными деталями газоотводного устройства, обеспечивающего работу автоматики, являются газовая камора; поршень; шток (тяга) и затворная рама. Газовая камора —это деталь, обеспечивающая направление пороховых газов на поршень. По конструктивному оформлению газоотводные устройства чрезвычайно разнообразны и могут различаться конструкцией газопровода, способом регулирования интенсивности газов на поршень, направлением движения поршня, связью поршня с ведущим звеном автоматики, числом камор, в которые поступает газ. По конструкции газопровода газоотводные устройства бывают: 5 Схема работы автоматики оружия с отводом пороховых газов: а — момент выстрела; б — подвижные части в заднем положении; J — ствол; 2 — шпиюр; 3 — газовая камера; 4 — поршень со штоком; 5 — запирающее устройство; 6 ударно-спусковой механизм; 7 — разобщающее устройство; 8 — магазин
Механизмы автоматического оружия 135 ♦ с длинным газопроводом (камора располагается на некотором расстоянии от газоотводного отверстия; американская винтовка М-16); ♦ с коротким газопроводом (камора находится непосредственно около газоотводного отверстия). По углу наклона газопровода газоотводные устройства разделяют на: ♦ имеющие наклон 90° (пулеметы Дегтярева ДП, СГМ, ПК и др.); ♦ имеющие наклон более 90° (снайперская винтовка Драгунова СВД, автомат Калашникова). По способу воздействия газов на поршень различают газоотводные устройства с: ♦ газовой каморой, у которой поршень входит внутрь каморы. В данном случае газовая камора позволяет осуществить хорошую обтюрацию пороховых газов за счет подгонки поршня к стенкам каморы с незначительным зазором и размещения на поршне круговых расширительных канавок; ♦ газовой каморой, у которой поршень находит на стенки патрубка газовой каморы. В этой конструкции должен быть зазор между стенками патрубка и внутренней поверхностью поршня, обеспечивающий утыкание краев поршня в торец патрубка вследствие вибрации тяги с поршнем. Зазор вызывает постепенное выгорание соответствующих поверхностей ввиду прорыва пороховых газов, что влечет увеличение зазора и ослабляет работу системы. Кроме того, эта конструкция требует наличия зазора а между срезом патрубка и дном поршня. Чем больше этот зазор, тем меньше скорость поршня, что может 1 i 1 а Варианты исполнения поршня газоотводного устройства: ά — поршень входит внутрь газовой каморы; б — поршень находит на стенки патрубка газовой каморы Зазор между срезом патрубка и дном поршня быть объяснено изменением условий расширения пороховых газов. Минимальный зазор, как показывает практика, должен быть около 1 мм. Это обеспечивает функционирование при наличии нагара и загрязнения, вызывающих недоход поршня. По способу регулирования интенсивности действия газа на поршень существуют газоотводные устройства: ♦ с изменением площади сечения газопровода. Здесь в качестве регулятора выступает патрубок, имеющий несколько отверстий различного диаметра. При повороте патрубка можно совместить ось любого отверстия с осью газопровода. Такая система используется, например, в пулеметах Дегтярева, Горюнова СГМ, Калашникова и др.; ♦ с изменением начального объема га- зовой каморы. Этот способ, как пра-
136 Механизмы открывания и закрывания канала ствола Конструкция газоотводного устройства, регулирование давления газов в котором осуществляется изменением площади сечения газопровода: I — регулятор; 2 — гайка; 3 — шайба; 4 — газоотводное отверстие вило, используется в газовых каморах, у которых поршень входит вовнутрь каморы. Увеличение объема каморы приводит к расширению газов, что ослабляет их действие на поршень (пулемет Гочкиса; внутренний объем газовой каморы в нем регулируется за счет ввинчивания или вывинчивания регулятора в передний патрубок газовой каморы); ♦ со сбросом газа из каморы в атмосферу (пулемет MAG; у него имеется регулировочная муфта с отверстиями, через которые выходят излиш- Кояструкция газовой каморы пулемета Гочкиса штшмяШШттшж. Газовый регулятор пулемета MAG: 1 — регулировочная втулка; 2 — винт подачи; 3 — обойма; 4 — выпускное кольцо; 5 — входной патрубок; 6 — газовая муфта; 7 — газовый поршень ки пороховых газов. Когда возникает необходимость повысить давление пороховых газов для преодоления трения, возникающего от загрязнения и т.п., поворотом регулятора перекрывают на некоторую величину выходные отверстия муфты. По направлению движения поршня газоотводные устройства различают: ♦ с движением поршня вперед (пулемет Сент-Этьена); ♦ с движением поршня назад (этот способ использован в основной массе стрелкового оружия). По связи поршня с подвижными деталями автоматики (затворной рамой) газоотводные устройства бывают: ♦ с постоянной связью поршня с затворной рамой в течение всего хода подвижной части. Подвижные части Поршень и затворная рама автомата Калашникова представляют собой единую деталь
Механизмы автоматического оружия 137 газоотводного устройства образуют единую деталь. При работе они совершают длинный ход поршня (оружие Калашникова и станковый пулемет Горюнова СГМТ); ♦ с непостоянной связью через промежуточную деталь (толкатель) на все время действия пороховых газов или только давая толчок подвижным частям автоматики (винтовка Дегтярева СВД и карабин Симонова СКС). Конструкция затворной рамы с непостоянной связью позволяет уменьшить вибрацию оружия при стрельбе, что особенно важно для оружия точного боя. По продолжительности газовой каморы со стволом газоотводные устройства различают: ♦ со связью в течение всего рабочего процесса. Такая связь у большинства автоматического оружия; ♦ с отсечкой газа в процессе работы (американский пулемет М-60). Применение отсечки повышает плавность набора скорости ведущим звеном автоматики, но усложняет конструкцию газоотводного устройства, отработку и эксплуатацию системы. Существуют два способа отсечки газа: ♦ поршневая отсечка газа. Такое газоотводное устройство просто по конструкции и удобно в эксплуатации, но требует более тщательной отладки из-за возможности большого разброса максимальных скоростей поршня. ♦ клапанная отсечка газа. Это газоотводное устройство конструктивно сложнее и прихотливо в эксплуатации, так как требует регулярной чистки газовых путей и специального инструмента для этого. Газоотводные устройства с поршневой (вверху) и клапанной отсечкой газов И^ЙР ^ш \44\4mWSl По числу газовых камор газоотводные устройства подразделяются на: ♦ однокаморные; ♦ многокаморные. Схемы газоотводных устройств могут быть чрезвычайно разнообразны. Одна из таких схем приведена на рисунке. В этой конструкции поршень, связанный с автоматикой и имеющий большой диаметр, при отходе назад перекрывает газоотводное отверстие и отсекает газ, который поступает в газовую камору. В авиационной пушке АО-9 применяете^ схема с двумя газовыми камора- ми и соответственно с двумя рабочими поршнями. Схема двухкамерного газоотводного устройства с поршневой отсечкой и одним рабочим поршнем (1)
138 Механизмы открывания и закрывания канала ствола Работа газоотводного устройства Перед выстрелом поршень находится в газовой каморе (либо на патрубке газовой каморы). Со стороны патронника ствол прочно запирается затвором. Во время выстрела пуля под действием пороховых газов движется по каналу ствола; как только она минует газовое отверстие, часть газов устремится через это отверстие в газовую камору, надавит на поршень и отбросит затворную раму назад. Пока пуля в стволе, затвор не отпирается, это обеспечивает свободный ход затвора. После вылета пули затворная рама, отходя назад, передним скосом фигурного паза действует на затвор, который отпирает канал ствола, открывает его, извлекает стреляную гильзу, осуществляет ее удаление и сжимает возвратную пружину. После своего освобождения затворная рама вместе с затвором под действием возвратного механизма подается Графики изменения основных параметров рабочего процесса бокового газоотводного устройства: P(t) — давление в каморе; Vn(t) — скорость поршня; Xn(t) — путь поршня вперед; затвор выталкивает из магазина верхний патрон, досылает его в патронник, закрывает и запирает канал ствола. А теперь посмотрим, что происходит в это время в газовой каморе. Газ начинает поступать в камору с момента прохождения пулей газоотводного отверстия. Давление в каморе быстро нарастает, и поршень начинает двигаться с возрастающей скоростью. Так как давление в стволе все время падает (см. главу III), а объем каморы возрастает, рост давления в каморе замедляется и в некоторый момент давление достигает максимального значения. Однако последующее падение давления в каморе происходит медленнее, чем в стволе. Вследствие этого давление в стволе у отверстия и в каморе сравниваются (на графике это точка пересечения кривых P~(t) и PK(t))y затем давление в каморе остается все время больше давления в стволе. Происходит обратное истечение из каморы в ствол. Время работы устройства от момента открытия газоотводного отверстия до момента сравнивания давлений называется периодом наполнения. Время от конца периода наполнения до конца рабочего процесса называется периодом обратного истечения. При заданной кривой давления P(t) нарастание скорости поршня VJt) будет тем плавнее, чем позже наступит период обратного истечения. Исследования показывают, что основное влияние на положение начала периода обратного истечения играет относительная масса поршня:
Механизмы автоматического оружия 139 где Su — площадь поперечного сечения поршня; ти — масса поршня. При увеличении относительной массы поршня влияние периода обратного истечения возрастает, максимальное давление в каморе /^увеличивается, а максимальная скорость поршня Vn уменьшается по закону, характер которого виден из приведенного графика. С увеличением относительной массы поршня значение VnK уменьшается, уменьшаются и энергетические возможности газоотводного устройства (кривые νπ =Лз (s j). Угол ответвления газопровода (угол между направлением скорости пули и осью газопровода на входе) может существенно влиять на поступление газа и энергии в камору в период наполнения. Однако величина предельной скорости поршня при этом практически не изменяется. Поэтому необходимую величину максимальной скорости поршня можно получить при любых углах ответвления. При увеличении начального объема каморы W&, с помощью которого можно регулировать плавность нарастания скорости поршня, максимальная скорость поршня несколько уменьшается, но характер нарастания скорости во времени значительно меняется. При применении отсечки обратное истечение, начиная с некоторого момента, приостанавливается, падение в каморе замедляется и растягивается по времени, как и нарастание скорости поршня. Достоинства газоотводного устройства: ♦ обладает большими энергетическими возможностями; Зависимости Vm =/,(-—) и VnK=f23(sJ '«1 '«2 /kl tK2 t Графики давления в каморе и скорости поршня при различных объемах каморы Ρ \ V Графики давления в каморе и скорости поршня для обычного газоотводного устройства (а, б) и для устройства с отсечкой газа (в, г) позволяет обеспечить надежную работу автоматики в затрудненных условиях эксплуатации (запыление, дождь, высокая влажность воздуха) и при различных температурных условиях стрельбы;
140 Механизмы открывания и закрывания канала ствола ♦ дает возможность осуществить самые разнообразные конструктивные варианты автоматики; ♦ дает возможность регулировать скорости ведущего звена, связанного с поршнем. Расчет движения автоматики под действием пороховых газов канала ствола заключается в определении скорости и пути поршня в функции времени. Точный расчет движения ведущего звена, а следовательно и автоматики в целом, на участке работы газоотводного устройства может быть произведен совместным решением основного уравнения динамики с системой уравнений, описывающих рабочий процесс в газоотводном устройстве. Для расчета бокового газоотводного устройства решается система рабочего процесса, состоящая из уравнения энергии, уравнения сохранения вещества, уравнения состояния и уравнения движения поршня. ► ф График зависимости коэффициента Φ от А Желающих ознакомиться с этим вопросом отсылаем к трудам [30,47,48,86]. Помимо точного расчета существуют прикидочные. Для примера приведем один из существующих способов прикидочного расчета движения частей автоматики, основанный на принципе отвода пороховых газов из канала ствола, предложенный А. А. Благонравовым [9], отбросив высшую математику. Академик Благонравов, используя теорию истечения газа, дает расчетную формулу для определения полного импульса, сообщаемого пороховым газом подвижным частям автоматики в зависимости от диаметра газоотводного отверстия и места его расположения с учетом баллистических характеристик оружия: MV = 2k k + \ к к-\ ■АФ iei(v0-vt) + 0,8^v0 8 8 0,1 0,2 0,3 0,4 *+А где Μ— масса подвижных частей автоматики; V— наибольшая скорость подвижных частей автоматики; к — показатель адиабады; φ — коэффициент фиктивности массы пули; q — вес пули; g— ускорение; v0— начальная скорость пули; vk — скорость пули у газоотводного канала; β — коэффициент последействия пороховых газов; ω — вес заряда; А = — — отношение пло- щади поперечного сечения газоотводного отверстия к площади поперечного сечения канала ствола; Φ— эмпирический коэффициент, зависящий от условий расширения газов в газовой каморе и от А.
ГЛАВА IX МЕХАНИЗМЫ ПОДАЧИ ПАТРОНОВ 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ Одним из требований, предъявляемых к стрелковому оружию, является обеспечение скорострельности. Скорострельность достигается, кроме конструктивных и технических возможностей оружия, бесперебойной работой автоматики, которая зависит от своевременного поступления патронов в патронник из специального хранилища. В качестве хранилищ патронов обычно выступают всевозможные магазины и ленты. Различают: магазинную и ленточную подачу. Для обеспечения подачи патронов в патронник из хранилища патронов разрабатываются механизмы подачи патронов в патронник, которые условно разделяются на: ♦ механизм подачи патрона из магазина (ленты) в приемник; ♦ механизм подачи патрона из приемника в патронник (досылка патрона). Под приемником будем понимать то место, где помещается очередной патрон перед подачей его непосредственно в патронник. Основное назначение приемника заключается в постановке патрона в строго определенном положении, откуда затвор или реже специальный механизм захватывает патрон и подает его в патронник. Механизм подачи патронов выполняет наиболее сложную часть работы автоматического оружия. Он производит непрерывное автоматическое перемещение патронов из магазина (ленты) в патронник. При этом каждый очередной патрон, имея довольно сложное и часто меняющееся направление движения, должен быть подан в течение одного цикла движения автоматики. Работа механизма подачи, особенно при ленточной подаче, связана с преобразованием возвратно-поступательного движения подвижной системы в осевом направлении оружия в поперечно-поступательное движение ползуна или во вращательное движение барабана (о чем будет сказано ниже). При этом необходима строгая согласованность в движении подвижной системы и подающего механизма. Все это делает подающий механизм наиболее ответственной частью автома-
142 Механизмы подачи патронов ууЯ,' Траектория движения патрона Mfci* при подаче в пулемете системы Уг Горюнова обр. 1943 г. тического оружия, трудной при проектировании и недостаточно надежной в работе. Практика показывает, что большая часть задержек в работе автоматического оружия происходит вследствие неисправностей механизма подачи патронов. Поэтому подающий механизм более других механизмов нуждается в отладке как при разработке, так и при массовом изготовлении оружия, а также при его ремонте. Подача патронов требует затраты энергий. Эта энергия берется либо от движущихся частей оружия (ствола, затвора или затворной рамы), либо от постороннего источника (предварительно сжатой пружины). Во всех случаях на втором этапе подачи патрона — при досылании его из приемника в патронник — используется только энергия движущихся частей. Вследствие расхода части энергии движущихся частей на подачу патронов скорострельность оружия в известной степени зависит от конструктивного осуществления подачи; это следует иметь в виду, потому что механизм подачи расходует наибольшее количество энергии по сравнению со всеми другими механизмами оружия. В целях избежания неисправностей в работе механизма подачи патронов в патронник он должен удовлетворять следующим требованиям: ♦ своевременно подавать очередной патрон, то есть патрон должен находиться в приемнике к моменту, когда затвор окажется в положении, отвечающем извлечению патрона из патронника; ♦ фиксировать патрон в приемнике в строго определенном положении.' При несоблюдении этого условия затвор не всегда может извлечь патрон из патронника; ♦ путь движения патрона из приемника в патронник должен быть строго определенным, устраняющим возможность утыкания или перекоса патрона при его движении. Для того чтобы придать правильное положение патрону при его движении из приемника в патронник, в большинстве образцов оружия в ствольной коробке и в заднем срезе ствола делаются различные скосы или скаты, выполняющие роль направляющих; ♦ подающий механизм должен работать при любом положении оружия (горизонтальном, вертикальном). Поэтому движение патрона по возможности на всем пути должно быть принудительным, то есть рассчитывать на движение патрона под действием его веса хотя бы на незначительном отрезке пути не следует; ♦ подающий механизм должен быть мало чувствителен к неточности обработки деталей, к их износу, загрязнению и пр.; ♦ конструкция подающего механизма должна обеспечить плавную подачу патрона, без толчков и ударов, при
Магазинная подача 143 наименьшем ускорении. Это особенно важно для ленточных подач. Всякое резкое дергание патрона, например, при извлечении его назад из ленты, имеет следствием выпадение пули из дульца гильзы под действием силы инерции, что приведет к длительной задержке в стрельбе, а также помятию патрона; ♦ при досылании патрона из приемника в патронник нежелательно, чтобы пуля упиралась в направляющие поверхности. При недостаточно прочном закреплении пули в дульце может про- Особенность этой подачи заключается в том, что магазин содержит в себе механизм подачи патронов в приемник. К магазину предъявляются следующие основные требования: ♦ форма и размеры магазина должны обеспечивать определенность движения патронов в магазине; ♦ емкость магазина в пределах допустимых размеров должна быть возможно большой; ♦ форма и размеры магазина должны обеспечивать удобство транспортировки и боевого использования оружия; ♦ магазины должны обеспечивать небольшое и стабильное усилие, необходимое для извлечения патронов из приемника; ♦ в процессе транспортировки патроны должны надежно удерживаться в магазине и не менять своего положения относительно магазина; ♦ снаряжение магазина патронами должно производиться быстро и удобно; изойти ее выламывание, а в оружии, где применяются патроны со специальными пулями, это недопустимо; ♦ подающий механизм для своей функции должен требовать минимального количества энергии. В противном случае возможно резкое уменьшение скорости подвижных частей при работе подающего механизма, вплоть до отказа в нормальном действии оружия; ♦ детали подающего механизма должны иметь достаточную прочность и не должны усложнять условия производства. ♦ вес магазина должен быть возможно меньшим; ♦ магазин должен обладать высокой прочностью и жесткостью, надежно защищать патроны и его механизм подачи патронов от загрязнения и механических воздействий; ♦ конструкция магазина должна быть проста, технологична и дешева в производстве; ♦ подача патронов в магазине к приемнику должна быть своевременной, гарантирующей подачу их в патронник. Кроме указанных требований к магазинам могут предъявляться дополнительные специфические требования, характерные для конкретных образцов оружия. В зависимости от характера связи с оружием магазины подразделяются на сменяемые, несменяемые и универсальные. К сменяемым магазинам относятся такие, которые после израсходования 2. МАГАЗИННАЯ ПОДАЧА
144 Механизмы подачи патронов патронов в магазине отделяются от оружия и заменяются снаряженными магазинами. Они обеспечивают наибольшую боевую скорострельность, так как смена магазина требует меньше времени, чем снаряжение несменяемого магазина. Этим обусловлено их широкое применение в автоматическом оружии, к которому предъявляются требования большой боевой скорострельности в короткие промежутки времени (пистолеты, автоматы, пистолеты-пулеметы и ручные пулеметы). Несмеш1вмые магазины не отделяются от оружия и после израсходования патронов вновь снаряжаются на оружии с помощью специальных обойм или пачек. Поскольку они имеют обычно небольшую емкость и обеспечивают более низкую боевую скорострельность оружия, то применяются главным образом в неавтоматических и самозарядных винтовках и карабинах. Универсальные магазины могут снаряжаться патронами без отделения от оружия или заменяться после израсходования патронов снаряженными магазинами. Они являются разновидностью несменяемых магазинов и применяются с целью повышения боевой скорострельности в отдельных случаях путем смены магазина. Магазины подразделяются на коробчатые, дисковые и барабанные. Отсюда различают подачу: ♦ из коробчатого магазина; ♦ из дискового магазина; ♦ из барабанного магазина. Подача из коробчатого магазина В зависимости от емкости магазина, конусности патронов и наличия выступающей закраины коробчатые магазины могут быть прямыми и секторными. В магазинах для патронов с выступающей закраиной гильзы принимаются меры для предотвращения сцепления патронов с закраинами. Патроны в коробчатых магазинах могут располагаться в один, два (в шахматном порядке) или несколько рядов. Однорядное расположение характерно для пистолетных магазинов небольшой емкости. Наиболее широкое распространение получили магазины с двухрядным расположением патронов, как обеспечивающие приемлемую емкость без суще-
Магазинная подача 145 Магазин финского пистолета-пулемета «Суоми» с четырехрядным расположением патронов ственного усложнения конструкции (к автомату АКМ). Многорядное расположение патронов в коробчатом магазине к пистолету- пулемету Суоми связано с существенным усложнением конструкции и не находит применения в современных образцах оружия. В магазинах с многорядным расположением патронов выход к приемнику делается в один ряд. При выходе патронов в один ряд уменьшаются размеры приемника и размеры окна в ствольной коробке для магазина. Загибы приемника магазина обычно имеют сложную форму, которая подбирается опытным путем для обеспечения определенности движения патрона из магазина в патронник. Длина загибов обычно составляет 40—60 % от длины патрона, а расстояние между ними — 75—95 % от наибольшего диаметра корпуса гильзы при выходе патронов в один рад и ПО—130 % при выходе в приемник в два раза. При выборе формы магазина в процессе проектирования вычерчиваются схемы расположения патронов в нем в двух или трех проекциях и схемы движения патронов из приемника в патронник для обеспечения определенности положения патрона, его движения при подаче, правильного силового воздействия патронов друг на друга. Расположение коробчатых магазинов на оружии бывает самым разнообразным и определяется специфически- (пистолет-пулемет МР-40, слева) и секторного (самозарядная винтовка СВТ) магазинов: 1 — корпус; 2 — подаватель; 3 — пружина; 4 — крышка ми требованиями к оружию. Наиболее широко распространено расположение магазина снизу. У автоматов это обеспечивает удобное расположение оружия в руках при стрельбе, а у винтовок — удобное заряжание из обоймы. Однако при большой длине снизу расположенного магазина возникает необходимость увеличения высоты линии огня и неудобство стрельбы лежа. Этот недостаток устраняется при расположении магазина сверху (встречается у ручных пулеметов и противотанковых ружей). Расположение магазина сверху обеспечивает удобную его смену, но этим ограничивается поле зрения стрелка и появляется необходимость выноса прицельного устройства в сторону или поверх магазина. Боковое расположение магазина связано со смещением центра тяжести в сторону и с увеличением бокового рассеивания при стрельбе. Для устранения этих недостатков в отдельны* случаях применяют магазины с симметричным
146 Механизмы подачи патронов расположением патронов относительно оружия (винтовка LR-300), но при этом существенно усложняется конструкция магазина. Коробчатый магазин обычно состоит из коробки, подавателя, пружины и крышки. Крышка магазина обычно делается отъемной и обеспечивает удобство разборки, сборки и чистки. Подаватель имеет верхнюю поверхность в зависимости от расположения патронов. При однорядном расположении верхняя поверхность подавателя делается плоской, при шахматном распо- Схемы силового воздействия подавателя на патроны ложении подаватель имеет выступ, разграничивающий нижние патроны. Боковые стенки подавателя должны обеспечивать его хорошее направление и движение в коробке. О выборе величины захватов говорилось выше. Здесь только отметим следующее. Длина загибов будет достаточной, если корпус гильзы перекрывается или несколько далее расположения центра тяжести патрона, считая от дна гильзы. С другой стороны, чем длиннее захват, тем, как правило, дальше придется отодвигать магазин от казенного среза ствола во избежание утикания патронов, а удаление увеличивает размеры ствольной коробки. Достоинства: ♦ малый «мертвый» вес; ♦ простое устройство; ♦ удобные габариты; ♦ просты в разборке и сборке. Недостатки: ♦ сравнительно малая емкость; ♦ недостаточная прочность стенок, возможность вмятин, что влечет неисправность в работе. Упрочение
Магазинная подача 147 стенок ведет к большому «мертвому» весу, т. е. отношения веса магазина к весу боеприпаса. Подача из дискового магазина Дисковые магазины по внешнему виду напоминают цилиндрическую коробку. В дисковом магазине патроны располагаются радиально относительно оси магазина, а их перемещение происходит по дуге окружности или винтовой линии. Расположение патронов может быть однорядным или многорядным (в пулеметах Льюиса и Дегтярева ДПМиДП). Дисковые магазины для перемещения патронов могут использовать энергию подвижной системы (пулемет Льюиса) и энергию постороннего источника, например пружины, взводимой при снаряжении магазина (пулемет Дегтярева). Если подача осуществляется за счет использования пороховых газов, то движение затвора связывается с поворотом диска на угол, отвечающий подходу очередного патрона в патронник; при этом требуется принять меры к застопориванию магазина, как только нужный поворот будет совершен. Внизу дана схема устройства магазина пулемета Льюиса. Внутри магазина помещается невраща- ющаяся алюминиевая втулка. На втулке проделаны желоба, идущие по спирали. Устройство дискового ^„„„'„„„„.„^вг магазина пулемета Льюиса: ||р^Л?..Д / — неподвижная втулка; \j\-——^J**5 2 — спиральные желоба; Qj^i ■» ад 3 — центральное отверстие; 4 — подвижная часть Во втулке имеется центральное отверстие, при помощи которого магазин устанавливается на стержне верхней стенки короба пулемета так, что вращаться может только подвижная часть магазина. На боковых стенках подвижной части выштампованы зубцы. При помощи этих зубцов и специальной детали, называемой собачкой, движение которой связано с движением затвора, осуществляется поворот подвижной части после каждого выстрела на определенный угол, отвечающий постановке очередного патрона в приемник. Шляпки патронов, помещающихся в магазине, удерживаются при помощи пластинок, прикрепленных к подвижной части магазина. Патроны головной частью пуль входят в желобки алюминиевого диска. Таким образом, при повороте подвижной части патроны, скользя головками пуль по желобкам, идущим по спирали в неподвижной алюминиевой втулке, после каждого выстрела перемещаются по направлению приемника. Магазин снабжен задерживающим приспособлением, которое не дает ему по инерции поворачиваться на угол, больше нормального. Сущность устройства дисковых магазинов, работающих при помощи пружины, заключается в том, что внутри магазина помещается спиральная пружина (пулемет Дегтярева), которая, будучи взведена при снаряжении магазина, заставляет поворачиваться верх- / 3 2 | [ ' 2
148 Механизмы подачи патронов Дисковый магазин ручного пулемета Дегтярева: 1 — верхний диск; 2 — нижний диск; 3 — пружина; 4 — приемник ний его диск после извлечения очередного патрона из приемника. Благодаря повороту верхнего диска осуществляется перемещение патрона в магазине. После каждого выстрела очередной патрон становится в приемник. Дисковые магазины имеют довольно невыгодные габариты и ограниченную емкость. Они, как и коробчатые магазины, отличаются недостаточной прочностью. Подача из барабанного магазина В барабанных магазинах патроны располагаются вдоль оси барабана в один или несколько рядов по дуге окружности или но спирали. Магазины обладают большой плотностью укладки патронов, но имеют те же недостатки, что и дисковые. Рассмотрим барабанный магазин к пистолетам-пулеметам системы Дегтярева (ППД) и Шпагина (ППШ). Магазин состоит из следующих основных частей: корпуса, крышки корпуса, улитки и барабана с подающей пружиной. Патроны размещаются во вращающейся улитке, на которой расположены патроны в желобках, имеющих вид спирали. Подача патронов осуществляется подавателем, работающим от заведенной спиральной пружины в барабане, который вращается на оси корпуса. Особенность дисковых и барабанных магазинов заключается в том, что при их снаряжении патронами взведение Барабанный магазин пистолета-пулемета ППШ и размещение патронов в нем: 1 — барабан; 2 — подаватель; 3 — спиральная пружина; 4 — ось магазина; 5 — зацеп оси магазина; 6 — зацеп барабана; 7 — ограничительный выступ улитки; 8 — стопорный штифт корпуса
Магазинная подача 149 Схема барабанно-коробчатого магазина ТМ-08, используемого в артиллерийской модели пистолета «Парабеллум» и пистолете-пулемете Бергмана пружины может производиться до снаряжения магазина (магазины к пистолетам-пулеметам Шпагина, Дегтярева, Суоми), в процессе снаряжения (магазины к пулеметам РПК, ДПМ) и после снаряжения магазина (магазины к пистолету-пулемету Томсона). Взведение пружины до или после снаряжения магазина ускоряет процесс его снаряжения, а взведение пружины после снаряжения обеспечивает также возможность хранения магазинов при минимальном поджатии пружин, но не исключается задержка, если перед Симметричный седловидный барабанный магазин к пулемету MG-34 стрельбой стрелок забудет взвести пружину магазина. К пистолету-пулемету Бергмана обр. 1918 г. и к артиллерийской модели «Парабеллум» был разработан комбинированный магазин, состоявший из барабанного и коробчатого магазинов. С единым пулеметом MG-34 использовался симметричный седловидный магазин. Расчет своевременности подачи патронов в магазине Как было, отмечено выше, процесс подачи патрона в патронник распадается на два этапа: подача патрона из магазина в приемник и досылка патрона из приемника в патронник. Это осуществляют, если можно так сказать, два самостоятельных механизма. Для успешного функционирования автоматики между ними должна быть строжайшая согласованность во времени. Выясним те условия, при которых обеспечивается их полная согласованность действий во времени. Если время движения патрона в магазине при его подаче на один шаг Δίπ, t * патрона в магазине
150 Механизмы подачи патронов а время движения досылателя затвора назад от дна гильзы до удара в заднем положении и вперед до дна гильзы патрона, находящегося в приемнике Δί3, то условие своевременности подачи патрона можно записать в следующем виде Δ/π<Δ/3. Для надежного обеспечения своевременности подачи патрона с учетом непредвиденных сил сопротивления принимают Δ/π < Δ/3 · Это позволяет воспользоваться приближенным выражением для определения Atn коробчатых магазинов . Μι Μι Δί„ = — = 2 V V ' 0) ср max где Vmax — максимальная скорость движения патрона в магазине к концу подачи очередного патрона; ΔΛ — перемещение (шаг подачи) патрона. Скорость определяется из равенства кинетической энергии патрона к концу подачи и работы приложенных к ним сил \™vL (P-Q)Ah, где Ρ — средняя сила поджатия пружины магазина на участке Ah; Q т — вес и масса патронов в магазине с подавателем. / 2(P-Q)Ah т Тогда Δτ = 2 All 4т \2mAh p{P-Q)Mi V P~Q В ряде случаев приближенно можно полагать Ρ — Q = Ρ = ch, тогда Δί = 2 т Ah ch Величины т и h зависят от количества патронов в магазине, поэтому время подачи патронов необходимо определить при одном патроне Atn] и полностью снаряженном магазине Atn2. Для обеспечения своевременности подачи патронов в магазине, как указывалось ранее, необходимо иметь Atn2 < Δί3, Δ/„, < At,. Для дисковых и барабанных магазинов по аналогии получим Δφ 2Δφ Δ/ =- ω., ω„ где Δφ — угол поворота подавателя на один шаг; ω — угловая скорость. Угловую скорость штах можно определить из выражения кинетической энергии подавателя с патронами 1 / 2 D А Ε J A -Λ)ω™χ=ΡΓΔφ=—ΨΔΨ, ry и шал г ι ι где JQ — момент инерции подавателя с патронами относительно оси вращения; Рг — средняя величина момента силы пружины относительно оси вращения; Ε — модуль упругости материала пружины; J— момент инерции сечения пружины; / — длина пружины. ω„ _ /2£7φΔφ At = /27°/Δφ £7φ
Магазинная подача 151 Магазины нетрадиционных конструкций Самым серьезным недостатком коробчатых магазинов является то, что магазины большой емкости сильно увеличивают габариты оружия, ухудшают условия его боевого использования и транспортировки. Стремясь избавиться от этого недостатка, бельгийские конструкторы пистолета-пулемета Р-90 и немецкие конструкторы безгильзового автомата G-11 расположили коробчатые магазины сверху оружия вдоль оси канала ствола, прибегнув к усложнению конструкции приемника. В автомате G-11 магазин устанавливается таким образом, что патроны располагаются вертикально пульками вниз. Подача патронов в патронник, расположенный во вращающемся цилиндре, осуществляется с помощью подающего рычага. Цилиндр с патроном поворачивается на 90° и встает патроном напротив канала ствола. В пистолете-пулемете Р-90 приемник магазина выполнен вращающимся в горизонтальной плоскости, а патроны располагаются перпендикулярно к оси канала ствола. Подаватель с очередным патроном перед его досыланием разворачивается на 90° и встает на линии досылки. Устройство автомата G-11 под безгилъзовыи патрон и схема его приемника патронов Для уменьшения габаритов дискового магазина и увеличения емкости был разработан цилиндрический магазин (пистолеты-пулеметы «Калико» М-950 и «Бизон»).
152 Механизмы подачи патронов Магазин состоит из ротора (выполняет функции подавателя патронов) со спиральными пазами, наружного кожуха со спиральными перегородками на внутренней поверхности, за- Устройство пистолета М-950 водной рабочей пружины внутри ротора, устройства сцепления, двух крышек и заводного устройства. При вращении ротора под действием пружины патроны перемещаются вперед, последовательно поступают на наклонную направляющую поверхность в передней части магазина и опускаются в положение для заряжания, из которого досылаются затвором в патронник. 3. ЛЕНТОЧНАЯ ПОДАЧА Назначение и требования Основными элементами ленточной подачи патронов являются патронная лента и механизм подачи патронной ленты (механизм подачи патронов на линию досылки). К патронным лентам (в дальнейшем — ленты) предъявляются следующие требования: минимальный вес; минимальный шаг (расстояние между осями смежных звеньев); достаточная прочность при стрельбе и в процессе эксплуатации; надежность и точность фиксации патронов в строго определенном положении при снаряжении; достаточная гибкость во всех направлениях, характеризуемая радиусами веерности в двух направлениях и углом закручивания между двумя смежными патронами; Определение радиусов веерности и угла закручивания патронной ленты
Ленточная подача 153 ♦ стойкость против воздействия атмосферных условий; ♦ удобство снаряжения патронами и простота перезаряжания (извлечения патронов). Ленты, применяемые для подачи патронов, разделяются на следующие виды: ♦ мягкие ленты, изготовляемые из холста или хлопчатобумажной ткани (в пулемете Максима). Достоинства: простота, дешевизна, малый вес, незначительный «мертвый» вес и хорошая гибкость. Недостатки, ограничивающие их применение в современном автоматическом оружии: чувствительность к метереологичес- ким условиям (влажности) и отсутствие строгой фиксации патронов в гнездах ленты. Это приводит к ненадежной работе механизмов подачи и задержкам при стрельбе. При действии влаги лента набухает, теряет гибкость, требует большого усилия для извлечения патрона из ленты. При высыхании патроны оказываются непрочно сидящими в гнездах, смещаются при стрельбе. Кроме того, они подвержены быстрому износу, к ним легко прилипает песок и грязь, которые попадают потом в механизмы оружия; ♦ комбинированные ленты в своей основе матерчатые, но имеют металлические звенья для размещения патронов. Они в значительной степени избавлены от недостатков матерчатых лент, но из-за оставшихся недостатков и сложности в производстве не получили широкого распространения; ♦ металлические ленты применяются в основном в современных образцах оружия, так как удовлетворяют всем предъявляемым к ним требованиям; бывают с замкнутыми и незамкнутыми звеньями. Ленты с замкнутыми звеньями, полностью охватывающими гильзу, применяются, как правило, тогда, когда патрон из-за наличия выступающей за поверхность гильзы закраины нельзя протолкнуть через звено ленты. Используются в образцах оружия с непрямой подачей патрона, так называемой двойной ленточной подачей (извлекать патрон из ленты назад, смещать его в боковом направлении и лишь после этого подавать в патронник). Таким является лента к пулемету Горюнова СГМ. Ленты с незамкнутыми звеньями применяются для патронов с невысту- пающей закраиной. Патрон в этом случае или напрямую выталкивается затвором из звена ленты и подается в патронник, или предварительно смещается из звена ленты в боковом направлении. Лента к пулемету РПД с незамкнутыми звеньями Ш Μ Лента с замкнутыми (шМШш^ звеньями, неразъемно ШшШшЩ соединенными с пом о- И'''1ЩМ{| щью витой проволоки И|ИНЩш
154 Механизмы подачи патронов Такая лента у ручного пулемета Дегтярева (РПД). По характеру соединения звеньев различают неразъемные и разъемные ленты. Звенья в неразъемных лентах соединяются так, что в процессе стрельбы и эксплуатации их разъединение исключается. На предыдущей странице показан один из вариантов соединения звеньев при помощи проволочки, завитой в виде пружинок. Неразъемные ленты к оружию, предназначенному для быстрого перемещения в бою, являются неудобными, значительно затрудняют обращение с оружием. С целью повышения маневренных свойств оружия часто неразъемные ленты изготавливают составными, которые состоят из нескольких неразъемных лент небольшой емкости, соединяемых с помощью патронов в ленту большой емкости (пулемет КПВ). Разъемные ленты составляются из отдельных звеньев в процессе снаряжения их патронами. Во время стрельбы звенья таких лент отделяются последовательно после извлечения очередного патрона. Ленты могут быть сделаны любой длины. Механизмы подачи лент и требования к ним Они предназначены для продвижения лент с патронами и подачи очередного патрона в течение определенного времени цикла работы автоматики в такое положение, из которого он подается в патронник. Для приведения в действие этих механизмов в большинстве современных образцов автоматического оружия используется кинетическая энергия ведущего звена автоматики. В соответствии с назначением и условиями функционирования к механизмам ленточной подачи патронов предъявляются следующие основные требования: ♦ плавность движения ленты при минимальном ускорении; ♦ определенность движения ленты с патронами во время подачи; ♦ минимальный и стабильный от выстрела к выстрелу расход кинетической энергии ведущего звена на работу механизма; ♦ своевременность подачи патронов в строгом согласовании с работой других механизмов. Механизмы подачи патронных лент в зависимости от характера звена, непосредственно осуществляющего подачу ленты с патронами, разделяются на ползунковые, рычажные, комбинированные (рычажно-ползунковые) В ползунковых механизмах звено, непосредственно перемещающее ленту, выполнено в виде ползуна, который может перемещаться либо прямолинейно (возвратно-поступательно), либо по дуге окружности, подводя каждый раз очередной патрон в исходное положение с помощью каретки с ши-
Механизмы подачи патронов в патронник 155 пами и направляющих желобков на ползуне. Такие механизмы просты по конструкции и широко применяются в современных образцах автоматического оружия (РП-46, СГМ, РПД), хотя в них происходят значительные потери энергии на преодоление сил трения ползуна в направляющих. В рычажных механизмах звено, осуществляющее подачу ленты, совершает колебательные движения вокруг оси параллельной или перпендикулярной направлению канала ствола. Здесь меньше потеря не преодоление сил трения. В барабанных механизмах звено, совершающее подачу патронов, вращается вокруг оси, параллельной оси канала ствола. Это вращение происходит только в одну сторону. Механизм такого типа надежно захватывает патроны и хорошо фиксирует их при подаче, но имеет большие габариты (пулемет ДШКобр. 1938 г.). Ленточная подача широко применяется в пулеметах различных систем. Достоинства: ♦ возможность иметь большую емкость ленты и осуществлять этим большую боевую скорострельность оружия; a -/VW'f Способы подачи ленты: а — ползунковая; б — рычажная; в — барабанная; 1 — лента с патронами; 2 — каретка подачи с шипами; 3 — затворная рама с пазами; 4 — рычаг подачи; 5 — затворная рама; 6 — фиксатор; 7 — барабан ♦ значительно меньший «мертвый» вес. Недостатки связаны с усложнением конструкции оружия и с усложнением обращения с оружием при эксплуатации из-за наличия длинных концов лент, подводимых к оружию и выводимых из него. Расчет механизма подачи ленты — очень сложная графо-математическая процедура, а поэтому мы ее не описываем. 4. МЕХАНИЗМЫ ПОДАЧИ ПАТРОНОВ В ПАТРОННИК Механизмы подачи патрона в патронник предназначены для извлечения патрона из приемника или ленты и досылания его в патронник. Досылка осуществляется или продольно-скользящим затвором, или при поперечно-перемещающемся затворе специальным механизмом, называемым досылателем, с использованием аккумулированной в возвратной пружине энергии. При этом патрон может совершать достаточно сложное движение относительно канала ствола при помощи направляющих элементов конструк-
156 Механизмы подачи патронов '^т Схема подачи патрона пружиной ции механизма подачи. Например, при досылке патрона из двухрядного магазина (без перестройки патронов в один ряд) патрон направляется не только в вертикальной плоскости, но и в горизонтальной. При этом направление патрона не должно осуществляться пулей, так как ее малейшее деформирование ухудшает кучность боя. Поэтому к механизмам подачи патронов предъявляются весьма жесткие требования, основными из которых являются: ♦ обеспечение небольших ускорений патронов, особенно в продольном направлении, для исключения рас- патронивания их при подаче в патронник; ♦ исключение воздействия направляющих элементов конструкции механизма на головную и оживальную части пули для исключения срабатывания пуль специального назначения; ♦ обеспечение определенности движения патрона на всем пути его следования; ♦ надежность захвата и фиксации патронов в процессе их перемещения в патронник; ♦ простота конструкции. Под распатрониванием понимается деформирование патрона или нарушение связи между ними. Оно может произойти как при подаче, так и при досылке патронов (происходит намного чаще). Основной причиной распатрони- вания является чрезмерное ускорение, с которым разгоняется или останавливается патрон. При подаче патрона может возникнуть: ♦ местный прогиб стенок корпуса, например гильзы, подающими пальцами ползуна подачи, если их усилие передается не на звено ленты, а непосредственно на гильзу; ♦ выламывание пули, т. е. поперечный поворот пули относительно гильзы; ♦ смещение пули в гильзе вперед при двухэтажной подаче во время вытягивания патрона назад из звена с замкнутым контуром. При досылке патрона может быть следующее: ♦ при разгоне — выбивание капсюля из гнезда гильзы, осаживание пули в гильзу, загиб закраины гильзы, гофрирование гильзы; ♦ при торможении — отгиб или срезание закраины гильзы, выход пули из гильзы, отрыв пули с дульцем от ската, перештамповка гильзы, т. е. уве-^ личение длины дульца гильзы и уменьшение длины основного корпуса. Следствием распатронивания является или осечка, или недозакрытие затвора, или резкое повышение давления газов и неэкстракция гильзы, что влечет за собой остановку стрельбы. По характеру действия досылателя на досылаемый патрон различают: ударную (инерционную) и плавную (принудительную) досылки. При ударной досылке досылатель ударом на коротком пути воздействует на патрон, сообщая ему требуемую скорость, которая по мере продвижения патрона по инерции уменьшается за
Механизмы подачи патронов в патронник 157 счет сил трения. Скорость патрона перед остановкой в патроннике и максимальная мало отличаются друг от друга. Поэтому при этом виде досылки опе- рация занимает много времени, а движение патрона по инерции не всегда надежно. Однако он обеспечивает простоту конструкции оружия, поэтому широко распространен. При плавной досылке патрон не теряет контакта с досылателем на всем пути досылки, т. е. ведется им принудительно, располагаясь, например, в жестких захватах затвора. При принудительной досылке максимальная скорость патрона может быть в несколько раз большей, чем при ударной, поэтому можно получить более высокий темп стрельбы и надежную работу оружия, но конструкция оружия при этом усложняется. По конструкции механизмы подачи патрона в патронник могут быть разнообразными. В зависимости от характера траектории движения патрона при подаче его в патронник можно выделить: ♦ механизмы с прямой подачей патрона. Патрон совершает движение к оси ствола и вперед только за одну фазу цикла работы. Прямая подача отличается простотой соответствующих механизмов, обусловленной простотой движения патрона. Она осуществляется при магазинной и ленточной подачах, когда патрон может быть извлечен из ленты вперед или в сторону (при лентах с незамкнутыми звеньями и патронах с невыступающей закраиной); ♦ механизмы с двойной (непрямой) подачей патронов. Патрон совершает движение назад к оси ствола и вперед, т. е. патроны извлекаются из ленты при движении затвора назад, а досылаются в патронник при движении затвора вперед. Перемещение патронов к оси ствола может осуществляться при движении затвора как назад, так и вперед. Способы этого перемещения могут быть самыми различными: ♦ с помощью специального рычага. Здесь вместо боевой личинки перемещается передний конец рычага, взаимодействующий с неподвижной копирной поверхностью короба (пулемет Браунинга); ♦ перемещение патрона к оси ствола с помощью клина. При движении затвора назад неподвижный клин давит на закраину патрона, введенного в захваты затвора. Применение этих механизмов подачи требует специального устройства для отра- Схемы досылки патрона: а — прямой; б — непрямой («двухэтажной»); 1 — звено ленты с патроном; 2 — досылающая деталь; 3 — копирное понижающее ус-, тройство; 4 — патронник; 5 — стреляная гильза; 6 — деталь затвора
158 Механизмы подачи патронов Рычажная подача патронов в пулемете Браунинга: 1 — извлекающий рычаг; 2 — затвор жения последней гильзы, что значительно усложняет конструкцию; ♦ перемещение патрона к оси канала ствола с помощью лотка. В лотковых механизмах требуемое перемещение патрона к оси канала ствола достигается с помощью подпружиненного лотка, кинематически связанного с подвижными частями автоматики. При отходе затвора назад лоток поворачивается, снимает патрон с извлекателя, который связан с затвором, и ставит его в положение, удобное для досылки (пулемет Кольта). Подобные механизмы не обеспечивают необходимой надежности Комбинированная подача патронов в станковом пулемете Горюнова: 1 — патрон; 2 — извлекатель; 3 — ствол; 4 — лоток; 5 — клин Схема клинового механизма подачи патронов Схема подачи патронов лотком в работе и в чистом виде в современных образцах не применяются; ♦ комбинированная подача. Комбинированные механизмы представляют собой комбинацию клиновых и лотковых. Рассмотрим подачу патрона в станковом пулемете Горюнова. Патрон извлекается из ленты извлекате- лем и смещается к оси ствола вначале лотком (подавателем) под действием пружины, а затем клином. Такая же передача применена в ротном пулемете РП-46. Комбинированные механизмы надежны в действии и достаточно просты, поэтому получили сравнительно широкое применение в совре- Комбинированный механизм подачи патронов в станковом пулемете ПК
Длина хода затвора 159 менных образцах стрелкового оружия (пулеметы ПК, ПКМ, КПВ и др.). Рассмотренные механизмы двойного действия подачи патронов имеют один общий существенный недостаток — резкое смещение патрона из ленты назад. Это смещение сопровождается большими ускорениями и большими силами инерции пули. Под действием сил инерции пуля, недостаточно прочно закрепленная в дульце гильзы, может выйти из него при подаче и вызвать длительную задержку в стрельбе. При оценке механизмов подачи патронов в патронник уделяется особое внимание конструкции деталей, захватывающих патрон при досылке. Их конструкция должна исключать потерю контакта досылателя с патроном, а пат- Для устранения вращающего момента направление усилия от досылателя должно проходить через центр тяжести патрона рон перед засыланием в патронник должен располагаться так, чтобы направление усилия от досылателя проходило через центр тяжести патрона для устранения вращающего момента. В конце досылки перед запиранием канала ствола патрон фиксируется в патроннике в строго определенном положении. Способы фиксации патронов в патроннике были рассмотрены ранее. 5. ДЛИНА ХОДА ЗАТВОРА Величина хода затвора влияет на темп, стрельбы. Чем больше ход затвора, тем больше время его движения при данных скоростях и тем меньше темп стрельбы. Поэтому образцы оружия с высоким темпом стрельбы, как правило, имеют минимально возможную величину хода затвора. Имея это в виду, отметим зависимость длины хода затвора от последнего этапа подачи патронов — досылания его в патронник. Ч-Затвор Р\ ЩЯЩ V..-J Схема досылания патрона в патронник Если принять схему досылания патрона в патронник, изображенную на рисунке, то минимально необходимая длина хода затвора будет / = /п + /1? где /п — длина патрона; /, — расстояние от переднего конца пули до казенного среза ствола. Работа подавателя пулемета ЩКАС: 1 — затвор; 2 — подаватель
160 Механизмы подачи патронов Расстояние /, можно рассчитать по формуле /l=(/i"T)ctgot' где h — расстояние от оси патрона в приемном окне до оси канала ствола; D — диаметр патронника; α — угол наклона ската, при котором еще нет уты- кания патрона при его досылании. Тогда /=/п+ (/*—) ctgcc. Из этого выражения следует, что чем меньше расстояние h от оси канала ствола до оси патрона в приемном окне, тем меньше необходима длина хода затвора. Для сокращения длины хода затвора (что нужно для уменьшения габаритов оружия и увеличения скорострельности) делают специальные механизмы, быстро переносящие патрон к оси канала ствола. Например, в пулемете ШКАС подаватель, прижимая патрон снизу к приемному окну, направляет патрон так, что возможно значительное сокращение хода затвора.
ГЛАВА X УДАРНО-СПУСКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ Взаимодействие двух механизмов оружия при производстве выстрела ударного и спускового настолько тесное, что их даже монтируют иногда в Ударный механизм служит для воспламенения капсюля патрона путем нанесения удара и представляет собой совокупность деталей, обеспечивающих нанесение удара по капсюлю для воспламенения его ударного состава за счет сжатия между колпачком и наковальней гильзы. Ударный механизм приводится в действие энергией предварительно сжатой пружины. В раде образцов оружия для работы ударного механизма используется возвратная пружина, которая в этом случае называется возвратно-боевой. В других образцах применяется специальная пружина, которая называется боевой. В зависимости от того, энергия какой пружины используется, существуют: ударные механизмы, работающие от возвратно-боевой пружины; ударные одной колодке (револьвер «Гном» ОЦ). Однако это самостоятельные механизмы в основной массе оружия, поэтому будем рассматривать их отдельно. механизмы, работающие от боевой пружины (ударниковые и курковые). Основными деталями ударного механизма являются: ♦ боек (непосредственно воздействует на капсюль патрона); ♦ пружина (обеспечивает энергией ударный механизм); ♦ ударник или курок (на него воздействует пружина, сообщая ему определенный запас кинетической энергии). Боек Боек является наиболее слабым звеном ударных механизмов. Это самая ломкая деталь, что служит причиной задержек при стрельбе. Для повышения срока службы бойка к нему предъявляются следующие требования: 1. УДАРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ бЗак. 1212
162 Ударно-спусковые механизмы ♦ должен быть достаточно прочным; ♦ не допускается работа бойка на изгиб и удары его по каким-либо частям затвора; ♦ должен изготовляться из высококачественной стали и иметь правильную термическую обработку; ♦ должен быть сменяемым; ♦ в конструкции бойка не допускается резких переходов от одного размера к другому. Конструктивно боек может быть выполнен как самостоятельная деталь, как единое целое с ударником или курком (в старых моделях пистолетов и револьверов) либо выполнен шарнирно с курком. В ударных механизмах, действующих от возвратно-боевых пружин, боек может быть жестко соединен с затвором в системах с отдачей свободного затвора или с затворной рамой (стеблем затвора) в системах с принудительным отпиранием. При жестком соединении бойка с затвором, как правило, имеет место выкат затвора, который часто используется в образцах автоматического оружия для снижения темпа стрельбы. Основным недостатком ударных механизмов с жестким креплением бойка в затворе является возможность накола капсюля патрона при недоходе его в патронник. Если боек жестко соединен с затворной рамой (стеблем затвора), то свободный ход ведущего звена используется как предохранитель от преждевременного отпирания затвора при высоком давлении пороховых газов. Минимальные размеры и вес бойка обусловливаются размерами затвора, а также необходимостью исключения инерционных наколов капсюля бойком при ударе затвора в переднем крайнем положении (если боек размещен в затворе свободно). Размер бойка по диаметру и его форма (например, овальная или круглая) влияют на безотказное воспламенение капсюля и его живучесть. Достаточная прочность бойка обеспечивается правильным выбором его диаметра и материала. Ударно-спусковой меха низм револьвера «На ган». Боек шарнирно скреплен с курком <—С /.WW/WW Ударные механизмы систем^ действующих от возвратно-боевых пружин: с отдачей свободного затвора (вверху) и с принудительным отпиранием
Ударные механизмы 163 Диаметр бойка делается не меньше 2 мм в целях улучшения его прочности. Чрезмерное увеличение диаметра бойка связано с увеличением отверстия в затворе, что иногда вызывает пробитие или продавливание капсюля. Исходя из этих соображений в отечественных образцах под винтовочный и промежуточный патроны диаметр бойка находится в пределах от 2 до 3,2 мм, но на практике редко изготавливают больше 3 мм. Диаметр отверстия для выхода бойка должен быть не выше определенных размеров еще и потому, что при большом диаметре возможно срезание (вырубка) дна колпачка над отверстием. Чтобы была обеспечена прочность дна колпачка, необходимо иметь сопротивление его срезу больше силы давления пороховых газов. Это условие может быть записано следующим образом ,с . red2 откуда а~ ρ , max где d — диаметр отверстия в затворе; δ — толщина дна колпачка; τ — предел прочности дна колпачка на срез; Л™ — максимальное давление в канале ствола. Между бойком и стенками отверстия в затворе для бойка делается зазор во избежание заедания бойка при загрязнении или густой смазке и поломке его при провисании ударника в направляющих затвора. Величина зазора между бойком и стенками отверстия для бойка ограничивается опасностью прорыва пороховых газов и вырывания капсюля из его гнезда. В отечественных образцах этот зазор не превосходит 0,3 мм. В практике наибольшее распространение получили бойки, имеющие конец круглой формы. Встречаются образцы оружия, имеющие овальную форму конца бойка; бойки такой формы более сложны в производстве. При остром бойке происходит прокол капсюля и увеличивается продолжительность его воспламенения; кроме того, острые бойки менее прочны. Величина выхода бойка h имеет важное значение для правильной работы ударного механизма. Ударные механизмы, работающие от возвратно-боевой пружины, обладают излишне большой кинетической энергией, поэтому они имеют меньший выход бойка для избежания пробития капсюля. В отечественных образцах под винтовочный патрон
164 Ударно-спусковые механизмы эти ударные механизмы имеют выход бойка в среднем 1,5 мм. В системах с ударными механизмами, работающих от боевой пружины, выход бойка делается большим (для винтовочных патронов — до 2,5 мм). Чрезмерное увеличение выхода бойка влечет сквозное пробивание капсюля. Стали, применяемые для изготовления бойков, особенно пулеметов, должны обладать достаточной вязкостью, устойчивостью к износу; достаточно полно этому требованию удовлетворяют стали, имеющие такие лигирующие присадки, как хром, марганец и кремний. Ударниковые ударные механизмы В ударниковом ударном механизме деталь, которая наносит удар, совершает прямолинейное поступательное движение и называется ударником. Ударник может быть жестко соединен с бойком, который является его передней частью, либо выступать отдельной самостоятельной деталью, наносящей удар по бойку. Для нанесения удара ударник получает кинетическую энергию нспосред- ΈΖ& Ударниковый ударный механизм (ударник жестко скреплен с бойком): 1 — гильза; 2 — ударник; 3 — боевая пружина е mV~ Ударниковый ударный механизм с отдельным бойком ственно от специальной боевой или возвратно-боевой пружины. Ударниковые ударные механизмы, работающие от возвратно-боевой пружины, бывают двух типов: ♦ ударник скреплен с какой-либо основной деталью подвижной системы, например, с затворной рамой в ручном пулемете Дегтярева ДПМ; ♦ ударник смонтирован в затворе и получает энергию от удара какой-либо детали подвижной системы, например, передней плоскостью а сапожка рамы в станковом пулемете системы Горюнова обр. 1943 г. Один из типов ударникового ударного механизма представлен на стр. 165. В данном механизме ударник связан с рычагом, который может поворачиваться около оси, к другому концу рычага прикреплен стержень и винтовая цилиндрическая пружина, отводящая ударник назад. ■«« щшщ ί Ударный механизм пулемета ДПМ Ударный механизм пулемета системы Горюнова обр. 1943 г.
Ударные механизмы 165 Вариант конструкции ударникового ударного механизма: 1 — ударник; 2 — рычаг; 3 — ось; 4 — стержень; 5 — пружина Действие данного механизма заключается в том, что, когда затвор ударится о пенек ствола, стержень продвинется назад и при помощи рычага заставит ударник двигаться вперед, при этом ударник разобьет капсюль патрона. Ударниковые ударные механизмы, работающие от возвратно-боевой пружины, отличаются тем, что: ♦ находятся на «боевом взводе» в заднем положении подвижной системы; ♦ при данном механизме не приходится заботиться о достаточности энергии ударника для разбития капсюля патрона, наоборот, энергия подвижных частей избыточна и должна поглотиться ударом их о ствольную коробку или иную деталь неподвижной системы во избежание пробивки капсюля и поломки ударника. Надежность их действия обеспечивается за счет регулирования выхода бойка ударника с целью исключения проколов колпачка капсюля; ♦ дают возможность осуществить более простой спусковой механизм Ударниковые ударные механизмы, работающие от возвратно-боевой пружины, находят широкое применение в системах с отводом пороховых газов, особенно в ручных пулеметах, так как устройство данного типа ударникового механизма чрезвычайно простое. К неневозможность постановки ударника на боевой взвод при патроне, находящемся в патроннике, ввиду того что ударник находится на боевом взводе только в заднем положении подвижной системы. Ударниковый ударный механизм, работающий от боевой пружины, может быть сконструирован в виде ударника, который сжимает боевую пружину, действующую на него. Пружина одним концом упирается в ударник, а другим концом — в соответствующую часть затвора. При движении затвора вперед ударник после некоторого пути совместного движения с затвором становится на боевой взвод, а затвор продолжает перемещаться вперед. Таким образом происходит сжатие боевой пружины ударника. Ударник после спуска под действием боевой пружины получает движение вперед и разбивает капсюль патрона. Ударный механизм пистолета Рота обр. 1907 г. при взведенном затворе (вверху; боевая пружина полностью сжата) и при затворе в заднем положении
166 Ударно-спусковые механизмы Ударник обычно имеет незначительный ход в затворе, становясь в своем заднем положении по отношению к затвору на боевой взвод. При проектировании ударного механизма возникает необходимость определения следующих величин и характеристик: ♦ величины кинетической энергии бойка, необходимой для гарантированного воспламенения капсюля; ♦ величины массы бойка из условия исключения инерционного накола капсюля; ♦ величины кинетической энергии ударника, если боек не соединен с ударником; ♦ диаметр отверстия в зеркале затвора для выхода бойка из условия обеспечения прочности колпачка капсюля; ♦ размеров боевой пружины; ♦ времени работы ударного механизма. Все, что касается размеров отверстия в зеркале затвора для выхода бойка и диаметра толщины бойка, было рассмотрено выше. Дополнительно сообщим следующее. Диаметр отверстия в зеркале затвора и диаметр бойка определяются из условий обеспечения прочности колпачка капсюля. или где d3 — диаметр отверстия в затворе для выхода бойка; δ — толщина дна колпачка капсюля; аср—допустимое напряжение на срез материала колпачка капсюля; Ρ— давление пороховых газов в канале ствола. Пример. При аср = 35 кг/мм2, δ = 0,7 мм, Ρ = 45 кг/мм2 получим d < 2,2 мм. С остальными величинами и характеристиками попробуем разобраться. Надежное воспламенение капсюля достигается прежде всего приданием ударнику необходимой кинетической энергии, называемой энергией для разбития капсюля. Величина этой энергии зависит от рода капсюля (содержания в процентах компонентов в ударном составе, толщина капсюльного колпачка, зазора между наковальней и ударным составом), то есть его чувствительности. Для отечественных капсюлей пистолетных патронов требуется минимальная энергия 0,04 кгм, для капсюлей патронов обр. 1943 г. — 0,06 кгм, винтовочных патронов — 0,09 кгм и крупнокалиберных патронов— 0,125 кгм. С увеличением калибра патрона и упрочения капсюля эта величина возрастает. Приведенные величины кинетической энергии обеспечивают надежное воспламенение капсюлей при любых встречающихся в практике скоростях и формах бойка. Величина кинетической энергии под- считывается по основной формуле 2 τ=—, (1) где m — масса тела (бойка, ударника), ν — скорость тела (бойка, ударника). Кинетическую энергию боек (ударник) получает от пружины, сжатой до определенного предела. Τ..Ξφ.Χ-Λ. (2)
Ударные механизмы 167 где Гп— энергия, сообщаемая пружиной ударнику; Ц, — усилие предварительного поджатая пружины; Πλ — усилие рабочего поджатая пружины; λ — путь ударника. Для ударникового ударного механизма, работающего от боевой пружины, ее характеристики рассчитываются таким образом, чтобы потребная энергия обеспечивалась с запасом в 1,2—1,5 раза Тп = (1,2*1,5) Тк, где Тк — энергия, необходимая для разбития капсюля. Приняв соотношение По и Πλ, например Πλ = яП0, получим 2 2 ° Длина рабочего хода ударника λ определяется из конструктивных соображений, поэтому из последнего выражения можно определить: ♦ жесткость боевой пружины 2Д(н-1). Л λ2(η + 1) ' ♦ величину предварительного поджатая ♦ рабочее усилие Πλ = (/ο + λ)η. Выбрав материал R и наружный диаметр Ζ), можно определить диаметр проволоки и другие характеристики пружины. В ударниковых ударных механизмах, которые работают от возвратно-боевых пружин, энергия ударника, вычисленная по формуле (1), может достигать значительной величины (нередко в 5—6 раз больше потребной). Это объясняется тем, что в ряде случаев масса ударника будет составляться из масс ряда деталей подвижной системы, жестко сцепленных с ударником. Так, например, в ручном пулемете Дегтярева ДПМ в величину массы входят масса ударника и масса рамы в собранном виде. Безотказность разбития капсюля зависит не только от энергии ударника, но также и от скорости его движения. При постоянной энергии ударника, необходимой для разбития капсюля, и его массе при снижении скорости ударника до некоторой предельной величины появятся осечки. С другой стороны, опыт показывает, что с увеличением скорости ударника, необходимая величина кинетической энергии его уменьшается по зависимости г. А У уп , У где А — постоянная величина, зависящая от чувствительности капсюля; η — постоянный показатель степени (для капсюлей винтовочных патронов — п = —)'у Ту— кинетическая энергия ударника; Vy — скорость ударника. Величина кинетической энергии ударника, исключающей воспламенение капсюлей пистолетного патрона,— 0,008 кгм, винтовочного и автоматного патронов — 0,025 кгм и крупнокалиберного— 0,031 кгм. Величину массы ударника при отсутствии в конструкции ударного механизма отбойной пружины ударника может быть определена из условия исключения инерционного накола капсюля ударником в момент остановки затвора в крайнем переднем положении
168 Ударно-спусковые механизмы 2Т пг ηι =- Ί\ где Гтах — максимальная кинетическая энергия ударника, при которой воспламенение капсюлей исключается; V2 — скорость затвора перед ударом в переднем крайнем положении. Пример. Определить массу ударника, не вызывающего инерционный на- кол капсюля автоматного патрона при его скорости 5 м/с. бч2 Τ -тЛ -тбУ* (1 + -^) (1 + *)^- или Ty=Tf (1+д)2 (l + bfa' щу; а -- tnv где Тб = Как определяется время действия ударного механизма, см. п. 1.3. 2 0,025 25 = 0,0002 кгс2/ м. Курковой ударный механизм Вес ударника qy = myg = 0,0002-9,81 = 0,00196 кг = 1,96 г. В том случае, когда ударник не соединен с бойком и сообщает ему кинетическую энергию в результате удара, а после удара его движение вперед ограниченно, скорость определяется из следующей зависимости (Vv-V6)(l+A) V*=V6+- 1 + —*- где V6, Vy — скорость бойка и ударника до удара; Vb — скорость бойка после удара; Ъ — коэффициент восстановления скорости; ту т6 — массы ударника и бойка. Скорость ударника до удара при условии, что V6 = 0 Vy-Ve- 1 + ^S. ту \-Ъ Тогда кинетическая энергия до удара по бойку определяется по зависимости Курок — это промежуточная вращающая деталь ударного механизма, которая непосредственно связана с боевой пружиной и передает ее кинетическую энергию ударнику с помощью удара. В курковом ударном механизме основными деталями являются: ударник, курок и боевая пружина. Курок перед выстрелом занимает взведенное положение, характеризующееся тем, что боевая 5Ч! Курковые ударные механизмы с поступательным (вверху) и вращательным движением курка: 1 — гильза; 2 — ударник; 3 — курок; 4 — боевой взвод; 5 — боевая пружина
Ударные механизмы 169 пружина поджата и оказывает давление на курок, но последний удерживается шепталом спускового механизма. При спуске с боевого взвода курок под действием боевой пружины поворачивается или смещается вперед и наносит удар по ударнику. Ударник продвигается вперед и его боек разбивает капсюль. Этот тип ударного механизма получил широкое распространение в стрелковом оружии из-за следующих причин: ♦ менее чувствителен к загрязнению и сгущению смазки, так как эти факторы мало влияют на движение курка, но могут приводить к заметному снижению скорости ударника и осечкам; ♦ при нем проще конструкция затвора; ♦ при нем проще скомпоновать ударный и спусковой механизмы в один узел, что обеспечивает большие удобства. Большинство курковых ударных механизмов имеют открытое расположение курка, что обеспечивает возможность его повторного взведения вручную при осечках капсюля патрона, а в некоторых образцах оружия для этой цели предусматривают специальные устройства для взведения закрытого курка (винтовка М-1 Гаранда). Форма и размеры курка определяются из условий получения наиболее компактной и простой конструкции ударного механизма и по соображениям распределения массы курка с точки зрения теории удара. Для того чтобы во время удара курка разгрузить его ось от нагрузки и чтобы не происходило потери кинетической энергии курка на упругую деформацию оси, необходимо, как известно из теории удара, выполнить следующие условия. Положение центра тяжести курка относительно оси \s*\^ вращения /\Х' ϊ тка где С— расстояние от оси вращения курка до оси ударника; /—момент инерции курка относительно оси вращения; тк — масса курка; а — расстояние от оси вращения до центра тяжести курка. При выполнении этого условия центр тяжести курка располагается ближе к оси ударника, а головка курка получается более массивной. Скорость, полученная ударником в результате удара курка, может быть вычислена. При расчете или проектировании курковых ударных механизмов можно пользоваться теми же формулами, которые применяются для расчета ударникового ударного механизма, но вместо массы ударника необходимо подставлять приведенную массу / тк =—- где /— момент инерции курка относительно оси его вращения; С — расстояние от оси вращения курка до оси ударника (до линии удара). Скорость, полученная ударником в момент удара курка, определяется согласно теории удара зависимостью /η ν ν = m*V* (l + b), тк + т
170 Ударно-спусковые механизмы где ω — угловая скорость курка; с — расстояние от точки удара до оси вращения; ту — масса ударника; Ъ — коэффициент восстановления скорости при ударе, зависящий от упругих свойств материала курка и ударника, от скорости удара; в обычных случаях можно принять до 0,5. ч Работа боевой пружины в этом случае равна . /ω2 Отношение кинетических энергий ударника Ту и курка Тк выглядит следующим образом у к τ(ΐ + />)2. Максимум этого отношения имеем при my=mK; следовательно, наивыгоднейшие размеры курка (позволяющие выбрать наиболее слабую пружину) определяются условием Кинетическая энергия курка Τ = m*vy _ с2 1 («о)2 /ω' Время действия ударного механизма можно определить из решения дифференциального уравнения движения ударника или курка по зависимости t = —(arccos—- ω Л ω - arccos - Αω ) + 2ΔΥ 'ft где w=j-rJ круговая частота колебаний ударника под действием боевой пружины; Δχ6 — полное перемещение бойка после удара по нему ударника; Рб max — максимальная скорость бой- 2 , К0у постоянная интег- рирования; Уо - хо + /о 4"~=А + /о +~ ; Πλ-Π0 η = — жесткость боевой пружины. Пример. Определить характеристики ударного механизма при следующих исходных данных: Vy = 8 м/с — скорость ударника при ударе по бойку; ту = 26· Ю-4 кг с2/м — масса ударника; тб = 6· 10"1 кг с2/м — масса бойка; λ = 0,025 м — рабочее перемещение ударника; /0 = 0,065 м — стрела предварительного поджатая боевой пружины; ^ = 0,003 м; Πλ = 3,2 кг — рабочее усилие поджатия пружины; По = 2,0 кг — усилие предварительного поджатия боевой пружины. Решение. _Πλ-Π0_3,2-2,0_ Л—γ—-ад^- 48кг/м, где η — жесткость боевой пружины. -й^ 48 0,0026 136 с"' ПРИ R=0,1 кг ОД у0 = 0,065 + 0,025 + — = 0,092 м; 4о K=Vy l + k =8,0 1 + 0 , 0,0006 , . , 1 + 6,5 м/с; 0,0026 t = [arccos 0 - arccos 136 0,092-136 0,003-2 +— =0,00734Dc. 6,5 ·] +
Спусковые механизмы 171 2. СПУСКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ Спусковой механизм — это совокупность деталей, предназначенных для обеспечения постановки ударного механизма на боевой взвод (курка, ударника, затвора, подвижной системы), его удержания до момента выстрела и освобождения при выстреле. В соответствии с их назначением к спусковым механизмам предъявляется ряд требований, основными из которых являются: ♦ надежное удержание деталей ударного механизма во взведенном положении. Случаи непроизвольного спуска ударного механизма с боевого взвода недопустимы; ♦ надежное и плавное освобождение ударного механизма при нажатии на спуск (спусковой крючок, спусковой рычаг и т. п.); ♦ высокая прочность и живучесть основных деталей. ♦ простота конструкции. Должны быть обеспечены простота устройства, простота удобства разборки и сборки, чистки и смазки, простота и удобство ремонта; ♦ соответствие конструкции возможностям эффективного использования огня из данного вида оружия. ♦ наличие надежно действующих предохранителей, исключающих случайные выстрелы. Всем спусковым механизмам присущи общие основные детали, к которым относятся: ♦ шептало — это деталь или часть другой детали, взаимодействующая с боевым взводом ударника, курка или ведущего звена автоматики и удерживающая эти детали на боевом взводе; ♦ спуск (спусковой крючок, рычаг или кнопка) — это деталь, на которую непосредственно воздействует стрелок при выстреле; ♦ пружины — это детали, возвращающие шептало или спуск в исходное положение; ♦ промежуточные детали (тяги, толкатели, разобщители), связывающие спуск с шепталом. В простейших спусковых механизмах эти детали отсутствуют. igaPHuk Спусковой механизм ударникового типа винтовки Маузера на боевом взводе (слева) и при нажатом спусковом крючке. Он характерен тем, что имеет устройство, предупреждающее стрелка о том, что при дальнейшем небольшом нажатии на спусковой крючок произойдет освобождение ударника от шептала и выстрел.
172 Ударно-спусковые механизмы Для простоты эксплуатации оружий спусковые механизмы собираются в виде отдельных сборок в корпусе или основании спускового механизма. В ряде случаев для упрощения конструкции образца оружия спусковые механизмы собираются совместно с ударными механизмами в виде отдельной сборки, называемой ударно-спусковой механизм. Наиболее часто используется в личном и индивидуальном оружии. Все спусковые механизмы можно разделить на две большие группы: ♦ спусковые механизмы неавтоматического оружия; ♦ спусковые механизмы автоматического оружия. Спусковые механизмы автоматического оружия имеют наиболее простое устройство, которое существенно зависит от устройства ударного механизма и общей компоновки всех механизмов. Спусковые механизмы автоматического оружия в зависимости от вида огня, который они обеспечивают, можно разделить на: ♦ спусковые механизмы для ведения только непрерывного огня; ♦ спусковые механизмы для ведения только одиночного огня; ♦ спусковые механизмы для ведения непрерывного и одиночного огня. Спусковые механизмы для ведения непрерывного огня Эти механизмы являются простейшими и по конструкции не отличаются от механизмов, применяемых для неавтоматического оружия. Устройство спускового механизма зависит от типа ударникового механизма. Так, при ударном механизме ударникового типа, работающего от возвратной пружины, в функции спускового механизма, позволяющего вести автоматический огонь, входит только расцепление затвора с шепталом. В качестве примера рассмотрим схему и работу спускового механизма пулемета Дегтярева. Спусковой механизм состоит из спускового рычага, спускового крючка, оси спускового крючка и спусковой пружины. Для открытия огня требуется только убрать шептало спускового рычага; для этого достаточно нажать на спусковой крючок, освободив предварительно предохранитель. При нажатии на спусковой крючок он опускает спусковой рычаг, и затворная рама спускается с боевого взвода. До тех пор, пока стрелок не отпустит спусковой крючок (или пока не израсходует все патроны), продолжается стрельба. После отпускания спускового крючка затворная рама, отходя назад после очередного выстрела, становится на боевой взвод и стрельба прекращается. Спусковой механизм пулемета РПД: 1 — спусковой рычаг; 2 — спусковой крючок; 3 — ось спускового крючка; 4 — ось спусковой пружины; 5 — предохранитель
Спусковые механизмы 173 Спусковой механизм для ударнико- вого или куркового ударного механизма, работающего от боевой пружины, должен удерживать курок или ударник на боевом взводе до момента закрытия затвора; спуск автоматически производится закрывающим затвором. Следовательно, для ведения непрерывного огня спусковой механизм должен иметь два спуска — автоматический спуск и спуск для открытия и прекращения огня. Такое устройство спускового механизма, например, имеет пулемет Кольта. Для спуска курка требуется вывести из сцепления с ним шептало при помощи нажатия на спусковой крючок и автоматический спуск, который выводится из сцепления при помощи рычага и паза. При закрывании затвора конец рычага, входящий в паз, поднимается кверху, а задний конец опускается книзу и заставляет автоматический спуск выйти из сцепления с курком. Курок под действием боевой пружины продвинется вперед, ударит по ударнику, а ударник разобьет капсюль. Такой же спусковой механизм у пулемета Брикса, который имеет только одну точку сцепления, но также обеспечивает выстрел только при закрытом затворе. При нажатии на спусковую кнопку тяга продвинется вперед и заставит стержень опуститься книзу; при условии, что затвор закрыт, стержень надавит на конец рычага, тогда собачка освободит ударник, который при воздействии боевой пружины разобьет капсюль. Невозможность спуска ударника при не дозакрытом затворе осуществляется тем, что ось спускового рычага соединена со «ф <&*■ ^ШМ=^ I Спусковой механизм пулемета Кольта: 1 — курок; 2 — боевая пружина; 3 — ударник; 4 — пружина, предохраняющая движение ударника вперед при закрывании затвора в целях избежания преждевременного выстрела; 5 — спусковой крючок; 6 — шептало спуска; 7 — автоматический спуск; 8 — рычаг автоматического спуска; 9 — паз Спусковой механизм у пулемета Брикса: 1 — ударник; 2 — боевая пружина; 3 — спусковой рычаг; 4 — собачка спускового рычага; 5 — ось рычага; 6 — стержень с пружиной; 7 — тяга; 8 — спусковая кнопка ствольной коробкой, следовательно, он движется вместе со стволом (автоматика работает на принципе короткого хода ствола), благодаря чему ударник находится в сцепленном виде с шепталом до момента, когда конец спускового рычага встанет против стержня, а к этому моменту уже произойдет сцепление затвора со ствольной коробкой. Спусковые механизмы для ведения непрерывного огня используются у подавляющего большинства ручных, станковых и крупнокалиберных пулеметов, а также у некоторых пистолетов-пулеметов.
174 Ударно-спусковые механизмы Спусковые механизмы для ведения одиночной стрельбы Спусковые механизмы для ведения одиночного огня из автоматического оружия снабжаются устройством, обеспечивающим остановку ударника, курка или ведущего звена автоматики на шептале во взведенном положении после каждого выстрела, независимо от того, нажат спуск или освобожден. Такое устройство называется разобщителем. Если спусковой крючок был нажат, то для производства очередного выстрела необходимо отпустить спусковой крючок и снова нажать на него. При отпускании крючка детали спускового механизма снова сцепляются, и при повторном нажатии на крючок происходит спуск ударного механизма с боевого взвода. Спусковой механизм карабина СКС при взведенном курке (вверху) и в момент выстрела: 1 — спусковой крючок; 2 — спусковой рычаг; 3 — шептало; 4 — курок; 5 — боевая пружина; 6 — автоспуск; 7,8 — пружины Подобные спусковые механизмы используются в самозарядных винтовках и карабинах. Действие спускового механизма рассмотрим на примере самозарядного карабина Симонова (СКС). При нажатии на спусковой крючок спусковой рычаг подается вперед, давит на шептало и выводит его из-под боевого взвода курка. Курок под действием боевой пружины поворачивается и наносит удар по ударнику, а выступ на его основании а опускает автоспуск и спусковой рычаг. Спусковой рычаг соскакивает с выступа шептала, позволяя ему под действием пружины отойти назад. Курок под действием отходящего назад после выстрела затвора поворачивается и становится на боевой взвод. Спусковой рычаг после отпуска спускового крючка под действием пружины поднимается и становится против выступа шептала. Для производства следующего выстрела необходимо нажать на спусковой крючок. На стр. 175 представлена схема работы ударно-спускового механизма пистолета Макарова (ПМ). В исходном положении курок спущен, спусковой крючок находится в переднем положении, спусковая тяга с рычагом взвода в крайнем заднем положении; выступ самовзвода рычага взвода сцеплен с зубом самовзвода курка так, что при нажатии на спусковой крючок курок взводится самовзводом. При отходе затвора назад курок поворачивается, передней частью кольцевого выема смещает спусковую тягу с
Спусковые механизмы 175 Спусковой механизм пистолета Макарова: а — курок на автоматическом предохранителе; б — курок освобожден от шептала; в — курок на шептале; г — взведение курка самовзводом; 1 — курок; 2 — шептало; 3 — спусковая тяга; 4 — спусковой крючок рычагом взвода вперед и вверх, подводя его к выступу шептала. Шептало под действием Пружины заскакивает своим носиком за боевой взвод курка и удерживает его на боевом взводе. При нажатии на спусковой крючок спусковая тяга смещается вперед, рычаг взвода, соединенный с задним концом спусковой тяги, поворачивается и поднимается до упора своим вырезом в выступ шептала, а дальше приподнимает шептало и расцепляет его с боевым взводом курка и вводит свой разобщающий выступ в вырез затвора. Курок под действием боевой пружины наносит удар по ударнику. Происходит выстрел. При отходе затвора назад под действием пороховых газов курок под действием затвора отводится назад. Шептало, освобожденное от действия рычага взвода, под действием своей пружины своим носиком заскакивает за боевой взвод курка. ·. Для производства следующего выстрела необходимо отпустить крючок и снова нажать на него. При стрельбе самовзводом рычаг взвода, войдя в зацепление своим выступом самовзвода с зубом самовзвода курка, взводит курок, но последний, не становясь на шептало, срывается с выступа самовзвода рычага и наносит удар по ударнику. Происходит выстрел. Спусковые механизмы для ведения непрерывного и одиночного огня Особенностями этих спусковых механизмов являются наличие особой детали (переводчика огня) и конструктивная сложность. Они используются в автоматах, ручных пулеметах и пистолете Стечкина АПС. Эти механизмы сочетаются с ударными механизмами, работающими как
176 Ударно-спусковые механизмы Спусковой механизм пистолета-пулемета Г7ПШ: 1 — переводчик огня; 2 — спусковой крючок; 3 — гнеток; 4 — спусковой рычаг; 5 — затвор; 6 — разобщитель; 7 пружина Спусковой механизм автомата Калашникова: 1 — переводчик огня; 2 — шептало одиночного огня; 3 — курок; 4 — боевая пружина; 5 — шептало автоспуска от возвратно-боевой, так и боевой пру^ жины. Примером первого типа может служить спусковой механизм пистолета- пулемета Шпагина (ППШ). Одиночный огонь здесь обеспечивается смещением переводчика огня назад. Спусковой крючок под действием нажатия на него поворачивается, нажимает гнетком на спусковой рычаг и опускает его. Спусковой рычаг, опускаясь, снимает затвор с боевого взвода, который движется вперед, и опускает передний конец разобщителя. Разобщитель скосом заднего конца отжимает гнеток вовнутрь головки спускового крючка и освобождает выступ спускового рычага. Спусковой рычаг под действием пружины поднимается и ставит на боевой взвод затвор, отошедший в заднее положение под действием пороховых газов. Для производства следующего выстрела нужно отпустить спусковой крючок, чтобы гнеток сцепился с выступом спускового рычага, и снова нажать на него. Стрельба непрерывным огнем осуществляется перемещением переводчика в переднее положение. Вместе с переводчиком вперед двигается и разобщитель. Его заднее плечо теряет контакт с гнетком спускового крючка и не сможет расцепиться с выступом спускового рычага. Оружие будет вести непрерывный огонь. Очень интересной конструкцией является спусковой механизм автомата Калашникова, который имеет два шептала и контактирует с курковым ударным механизмом, работающим от боевой пружины. Одиночный огонь обеспечивается переводом переводчика огня вниз. Пе-
Спусковые механизмы 177 реводчик не будет соприкасаться с шеп- талом одиночного огня, что обеспечивает включение его в работу. Нажатие на спусковой крючок освобождает боевой взвод курка, который под действием боевой пружины поворачивается вперед и наносит удар по ударнику. Под действием пороховых газов подвижная система отходит назад и взводит курок, который становится на шептало одиночного огня. При отпускании спускового крючка курок освобождается с шептала одиночного огня, но сцепляется с шепталом спускового крючка. Повторное нажатие на спусковой крючок обеспечивает следующий выстрел. Для ведения автоматического огня переводчик устанавливают в положение ав (автоматический огонь). В этом случае его рычаг становится над задним выступом шептала одиночного огня и выключает его из работы. При нажатии на спусковой крючок происходит спуск курка с боевого взвода и стрельба до тех пор, пока будет нажат спусковой крючок, так как курок не сцепляется ни с шепталом спускового крючка, ни с шепталом одиночного огня. При движении подвижной системы назад за взвод автоспуска курка заскакивает шептало автоспуска, вследствие чего курок удерживается во взведенном положении до тех пор, пока не произойдет запирание затвора. В этот момент выступ затворной рамы действует на рычаг автоспуска, который освобождает курок. Непрерывный огонь продолжается до тех пор, пока нажат спусковой крючок. При отпускании спускового крючка курок становится на боевой взвод и стрельба прекращается. Спусковой механизм пистолета Стечкина: 1 — спусковой крючок; 2 — спусковая тяга; 3 — курок; 4 — шептало; 5 — разобщитель; 6 — замедлитель; 7 — пружина замедлителя; 8 — затвор Поскольку автоматический огонь теперь могут вести и пистолеты, то разберем два варианта: непрерывный огонь и стрельбу фиксированными очередями по три выстрела. В пистолете Стечкина спусковой механизм работает таким образом, что происходит разобщение и при одиночной стрельбе, и при стрельбе очередями с постановкой курка на боевой взвод. Но при стрельбе очередями производится автоматический спуск курка с боевого взвода в конце хода подвижной системы вперед путем воздействия подвижной системы на спусковой механизм через замедлитель темпа стрельбы. Вначале рассмотрим работу ударно- спускового механизма из положения деталей перед выстрелом при одиночной стрельбе. При нажиме на спусковой крючок, он, поворачиваясь на цапфах, тянет спусковую тягу вперед. Спусковая тяга наклонной площадкой нажимает н$ хвост разобщителя.
178 Ударно-спусковые механизмы Разобщитель своим выступом поворачивает шептало и выводит его из зацепления с боевым взводом курка. Курок под действием боевой пружины поворачивается и наносит удар по ударнику. Происходит выстрел. Под действием пороховых газов затвор отходит назад, ставит курок на боевой взвод и опускает разобщитель задним скосом. Разобщитель опускает задний конец спусковой тяги, а выступ разобщителя выходит из зацепления с шепталом. Шептало под действием своей пружины поворачивается вниз и ставит курок на боевой взвод. Переводчик- предохранитель сдвигается с передающего рычага. Передающий рычаг вместе с замедлителем под действием пружины замедлителя поднимается до упора своими боковыми выступами в ребро продольного паза затвора. При движении затвора вперед с помощью возвратной пружины передающий рычаг под воздействием затвора опускает замедлитель, сжимая пружину замедлителя. Когда затвор займет переднее положение, замедлитель и передающий рычаг под действием пружины замедлителя поднимаются до упора передающего рычага в переводчик-предохранитель. Разобщитель встает против выреза затвора. Для производства следующего выстрела необходимо отпустить спусковой крючок и снова нажать на него. При переводе переводчика на автоматический огонь он своим вырезом поворачивается к передающему рычагу и позволяет замедлителю подняться. Детали при выстреле работают так же, как при одиночном огне. Затвор, после возвращения в переднее положение, позволяет передающему рычагу и замедлителю подняться под действием пружины замедлителя, так как над ними вновь окажется вырез переводчика-предохранителя. Замедлитель ударяет своим выступом по спусковой тяге. Спусковая тяга идет вверх и приподнимает разобщитель, который своим выступом поворачивает шептало и выводит его из-под боевого взвода курка. Курок под действием боевой пружины наносит удар по ударнику. Происходит выстрел. При освобождении спускового крючка он под действием своей пружины поворачивается, тяга отходит назад и замедлитель при подъеме взаимодействует со спусковой тягой. Выступ разобщителя заходит в вырез на шептале. Курок взводится и остается на боевом взводе. Стрельба прекращается. Спусковой механизм пистолета «Бе- ретта» 93R обеспечивает ведение непрерывного огня фиксированными очередями по три выстрела. Автоматический огонь обеспечивается перемещающейся зубчатой рейкой, имеющей 6 зубьев — 3 верхних и 3 нижних, которая расположена на правой стороне внутри рукоятки. Рейка включается в работу при переходе на автоматический огонь. При каждом перемещении затвора в заднее положение рейка отводится на один зуб вниз и фиксируется в этом положении, не позволяя деталям спускового механизма разъединиться и прервать ведение огня. После трех выстрелов спусковая тяга (рычаг спуска) получает возможность опуститься вниз и огонь преры-
Спусковые механизмы 179 Схема работы счетчика количества выстрелов автомата WZ 88: 1 — курок; 2 — разобщитель; 3 — спусковой крючок; 4 — шептало одиночного огня; 5 — зацеп; 6 — переводчик огня; 7 — счетчик вается, а зубчатая рейка поднимается в исходное положение. Для того чтобы дать следующую очередь, необходимо отпустить и снова нажать на спусковой крючок. По аналогичной схеме работает от- секатель (счетчик) количества выстрелов в автомате WZ 88. В тот момент, когда переводчик огня включен на огонь фиксированными очередями по три выстрела, он нажимает на разобщитель, который освобождает храповик, он приподнимается за счет воздействия пружины и выключает шептало одиночного огня. При нажатом спусковом крючке курок Спусковой механизм, в котором ограничение количества выстрелов в очереди осуществляется с помощью чатого колеса под действием затворной рамы после каждого выстрела нажимает своим зацепом храповик и он своим задним вырезом каждый раз проскакивает на один шаг выступа счетчика. После третьего выстрела храповик соскакивает с последнего выступа счетчика, под действием пружины поворачивается вниз и курок захватывается шепталом одиночного огня. Для производства следующей очереди необходимо отпустить спусковой крючок, при этом провернется храповик и вновь сцепится со счетчиком. Спусковые механизмы, обеспечивающие ведение непрерывного огня с ограниченным количеством выстрелов в очереди, в определенных условиях могут существенно повысить эффективность непрерывного огня при сокращении расхода боеприпасов, особенно при высоком темпе стрельбы. Эти спусковые механизмы снабжаются специальными устройствами, которые после фиксированного количества выстрелов в очереди производят разобщение шептала со спуском. Обычно основным звеном устройства, ограничивающего количество выстрелов в очереди, является зубчатое
180 Ударно-спусковые механизмы Схема действия самовзвода пистолета ПМ колесо или зубчатая рейка, на которых через определенное число зубьев, соответствующих числу выстрелов в очереди, имеется выступ для разобщения шептала и спуска. В пистолетах и револьверах современных образцов предусматриваются устройства для взведения курка при нажатии на спуск и производства выстрела. Такие устройства называются самовзводами. времени подъема шептала после рас^ цепления. Для определения напряжения в деталях при постановке шептала можно воспользоваться зависимостями теории удара. Определим зависимости для спускового механизма, представленного на схеме. Из рисунка видно, что при ударе боевого взвода затворной рамы по шепталу происходит деформация среза и сжатие шептала и боевого взвода рамы. Приравняв потерю кинетической энергии затворной рамы к сумме потенциальной энергии деформации шептала и рамы при постановке на шептало, получим: IL+rL=- 2 т1+т2 Wi-Vi), где Расчет спусковых механизмов При проведении расчетов, связанных со спусковыми механизмами, стремятся определить напряжение, возникающее в деталях при постановке на шептало ударника, курка или ведущего звена автоматики, усилие спуска и Расчетная схема спускового механизма П,= ILL 2G , П2 = ^2^3_h. F2L 6E2sl 2G F F *i=—; τ2=— и до удара V2 = 0, поэтому 1 1 ~J Ett Λ ι ^Ί ^ ? +/, 1 1. J JC/j "i ^-^2 3 mx +m2 где Пj — потенциальная энергия деформации сжатия и сдвига шептала; Π2 — потенциальная энергия деформации сжатия и сдвига затворной рамы; rrij — масса затворной рамы и связанных с ней деталей; т2 — масса короба оружия; F— сила, возникающая при ударе; Еь Е2 — модули упругости ма-
Спусковые механизмы 181 гсриала и боевого взвода; Gh G2 — модули сдвига материала шептала и боевого взвода. Определив из полученного выражения значение силы F, можем произвести расчет напряжений смятия и сдвига шептала и боевого взвода. F F F σεΜ=·— ; *!= —; τ2 = —. 1 *^2 *^3 Усилие спуска, необходимое для приведения в действие спускового механизма, может быть определено по зависимости η где Fm — сила, действующая на шептало в направлении его движения (перпендикулярно его радиусу); к — передаточное число от точки приложения силы Fm к точке приложения силы Fc; η — коэффициент полезного действия механизма. Для рассматриваемой схемы спускового механизма величина Fm определяется по зависимости F„ = cos α b ' F = cos α b Π — R — угол где /— коэффициент трения усилие возвратной пружины усилие пружины шептала; α — наклона боевого взвода; Ъ — радиус вращения шептала; а — расстояние от оси шептала до оси пружины шептала. Время движения шептала на величину его полного выхода должно быть меньше времени ведущего звена Δί3 Δίω<Δί3. Величина Αί3 может быть определена после расчета характеристик ведущего звена. Время выхода шептала приближенно определяется по зависимости ΔΑ,,, Δ/ =- 1 Д^/ * Ср * 1ШХ средняя скорость движения шептала под действием своей пружины; Vmzx — максимальная скорость движения шептала к концу его хода; ДЬШ — величина перемещения шептала. Скорость Vmzx определяется из равенства кинетической энергии шептала и работы силы пружины шептала на величину перемещения ДЛШ. 2 -r"u>vL=i:(Po + Px)Mu>, maX If тш /υ δ/*. тогда Δί. = /4/яц, Δ/ιυ) Пример. Определить время выхода шептала на его полную величину при тш = 0,004 кг-с2 м"1; Ah = 0,006 м; Р0=1кг;Р,= 1,4кг. Решение = 14.0,004.0,006 ш \ 1-1,4
ГЛАВА XI МЕХАНИЗМЫ УДАЛЕНИЯ ГИЛЬЗ (ПАТРОНОВ) 1. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ, ТРЕБОВАНИЯ И УСЛОВИЯ РАБОТЫ Механизм удаления стреляных гильз (патронов) служит для извлечения (экстракции) стреляной гильзы (патрона) из патронника и удаления ее за пределы оружия. Для экстракции гильзы из патронника и удаления ее за пределы оружия имеются два вида устройств: экстрактирую- щее (выбрасывающее) и отражающее. Основу выбрасывающего устройства составляет выбрасыватель (экстрактор), а отражающего — отражатель (эн- жектор). На выбрасыватель возлагаются функции обеспечения надежного извлечения гильзы из патронника и удержание гильзы до момента ее встречи с ударником. Для захвата гильзы выбрасыватель имеет зацеп и может перемещаться относительно затвора, чтобы мог заскочить за закраину гильзы, когда затвор приходит в переднее положение. Для надежного захвата гильзы зацепом выбрасыватель поджимается к ней пружиной. Следует отметить, что выбрасыватель является деталью, которая подвержена наиболее частой поломке. Отражатель должен придать гильзе такую скорость и направление полета гильзе, чтобы она попала в окно для удаления гильз в ствольной коробке и смогла покинуть пределы оружия. Основное требование, предъявляемое к механизму удаления гильз, — высокая надежность работы. Обеспечение надежности работы механизма удаления гильз имеет значение потому, что на устранение задержки, связанной с неизвлечением гильзы из патронника, требуется большая затрата времени, что в значительной степени снижает боевые качества оружия. Конструктивное оформление механизма удаления гильз зависит от конструкции выбранного затвора и механизма подачи патронов. Это также накладывает свой отпечаток на условия работы механизма удаления гильз. Ус-
Типы выбрасывателей 183 ловия работы будут зависеть прежде всего от усилия, необходимого для извлечения гильзы из патронника. В неавтоматическом оружии экстракция стреляной гильзы из патронника осуществляется спустя некоторое время после выстрела, когда выйдут все пороховые газы из канала ствола и наружная поверхность гильзы не прижимается к поверхности патронника давлением пороховых газов. Поэтому здесь не требуется большое усилие для извлечения гильзы. Так, для винтовки обр. 1891/30 гг. оно колеблется в пределах от 0 до 11кг. Затруднения в экстракции вызываются остающейся деформацией гильзы, плохой обработкой патронника и его загрязнением. В автоматическом оружии усилия, затрачиваемые на извлечение гильзы, зависят от выбранного принципа работы автоматики. Системы с отдачей свободного затвора Экстракция стреляной гильзы происходит при высоком давлении в канале ствола. В извлечении гильзы выбрасыватель практически не участвует. Выбрасыватель в этом случае только удерживает По принципу действия выбрасыватели подразделяются на: ♦ перемещающиеся совместно с затвором или боевой личинкой в течение всего цикла выстрела; ♦ перемещающиеся независимо от движения затвора после его отпирания. гильзу до момента встречи с отражателем. Гильза выталкивается давлением пороховых газов на внутреннюю поверхность дна гильзы. Извлечение гильзы происходит при значительном трении стенок гильзы о стенки патронника. Системы с коротким ходом ствола и с отводом пороховых газов Извлечение гильзы из патронника осуществляется при наличии некоторого давления пороховых газов. Но как показали проведенные опыты стрельбы с удаленным выбрасывателем, этого давления хватает для успешного удаления гильзы из патронника, особенно если гильза была смазанной. Системы с длинным ходом ствола Экстракция гильзы из патронника происходит при полном истечении пороховых газов из канала ствола. Механизм удаления стреляных гильз может располагаться: ♦ в передней части затвора, если используется система запирания со скользящим затвором; ♦ в казенной части ствола, если используется система запирания с качающимся затвором. Выбрасыватели, перемещающиеся совместно с затвором, являются наиболее распространенными в системах с продольно-скользящими затворами. По конструкции они разделяются на: ♦ выбрасыватели, жестко связанные с затвором; 2. ТИПЫ ВЫБРАСЫВАТЕЛЕЙ
184 Механизмы удаления гильз (патронов) Схемы извлечения гильзы из патронника выбрасывателем, подвижно (вверху) и жестко связанным с затвором: 1 — гильза; 2 — выбрасыватель; 3 — затвор ♦ выбрасыватели, подвижно связанные с затвором. Выбрасыватели, жестко связанные с затвором, применяются при непрямой подаче патронов в патронник и обеспечивают экстракцию стреляных гильз наиболее надежно (пулеметы КПВ, М2НВидр.). Выбрасыватели, подвижно связанные с затвором, — это пружинные выбрасыватели, которые монтируются в гнездах затвора или боевой личинки и применяются как при прямой, так и непрямой подаче патронов в патронник (в автоматах АК, АКМ, винтовках СВД, М14идр.). Силы, действующие на выбрасыватель с опорой на ось По характеру движения выбрасывателя относительно затвора или боевой личинки различают: ♦ выбрасыватели вращательного движения; ♦ выбрасыватели поперечного движения. Выбрасыватели вращательного движения могут соединяться с затвором или боевой личинкой с помощью оси либо с помощью специального выступа. В выбрасывателях, имеющих опору на ось, для надежного удержания закраины гильзы зацепом выбрасывателя целесообразно ось вращения его располагать ближе к оси канала ствола, чтобы увеличить плечо е} между силами Ρ и R (см. рис.). В противном случае при извлечении гильзы из патронника из-за малого прижимающего момента зацеп может перескочить через закраину гильзы, оставив гильзу в патроннике. Усилие, необходимое для извлечения гильзы Ρ и реакция оси выбрасывателя образуют пару сил с плечом eh которая дает вращающий момент М= Реь поворачивающий выбрасыватель по стрелке А у и прижимает его к гильзе, причем чем больше усилие экстракции Ρ и больше плечо еь тем сильнее прижимается выбрасыватель. Кроме того, еще действует сила пружины П. Выбрасыватели с опорой на ось имеют наиболее простое устройство, но
Типы выбрасывателей 185 требуют достаточно прочной оси, на которую передаются усилия при извлечении гильзы, и достаточно сильной пружины, обеспечивающей надежное удержание гильзы, извлекаемой с большим усилием. Для выбрасывателей с опорой на ось, как правило, применяют винтовые цилиндрические пружины. Выбрасыватели с опорой на специальный выступ целесообразно использовать в системах с большим усилием экстракции гильзы или при необходимости обеспечить малые габариты устройства в портативном оружии, например в пистолетах. Для таких выбрасывателей могут применяться как винтовые, так и пластинчатые пружины. Выбрасыватели поперечного движения перемещаются в специальных пазах затвора, перпендикулярно оси канала ствола или под некоторым углом от перпендикуляра. Здесь используются как витые цилиндрические пружины, так и пластинчатые. Выбрасыватели, перемещающиеся независимо от затвора после его отпирания, применяются в системах с поперечно-скользящими или качающимися затворами. Они приводятся в действие ведущим звеном автоматики (затворной рамой или стволом), с которыми связаны рычажной передачей. Так, в системе с поперечно-скользящим затвором затвор, опускаясь, наносит удар по пятке экстрактора, вследствие чего экстрактор поворачивается и выбрасывает гильзу. Работа характеризуется коротким ударом и коротким действием на гильзу. Особенность работы выбрасывателя состоит в том, что он испытывает удар- Выбрасыватели с поперечным (слева) и наклонным поступательным движением Схема извлечения гильзы экстрактором в системе с поперечно-скользящим затвором: 1 — затвор; 2 — экстрактор; 3 — гильза Экстракция гильзы в системе с качающимся затвором (пулемет Мадсена): 1 — выбрасыватель; 2 — уступ короба; 3 — рычаг выбрасывателя; 4 — криволинейная поверхность нижней части затвора
186 Механизмы удаления гильз (патронов) ' С еттггтлтгтшшшт^ G= Способы придания пружинистости выбрасывателю: а — выбрасыватель с пружинной частью; б — пластинчатая пружина; в — витая цилиндрическая пружина ные нагрузки. Это приводит к тому, что выбрасыватель становится подвержен сравнительно частой поломке, поэтому к нему предъявляются жесткие требования: ♦ должен иметь высокую прочность; ♦ должен надежно удерживать гильзу до момента ее удаления за пределы оружия. Прочность достигается конструктивным оформлением и выбором специального металла — специальной легированной стали. Надежное удержание гильзы выбрасывателем обеспечивается установлением строго определенного расстояния между зацепом выбрасывателя и дном чашечки затвора, а также приданием пружинистости выбрасывателю. Пружинистость осуществляется различными путями: ♦ выбрасыватель, изготовленный вместе с пружинной частью. Пружинная часть выбрасывателя позволяет ему Расстояние между зацепом выбрасывателя и дном гильзы легко перескакивать за закраину гильзы и удерживать ее своим зацепом в чашечке затвора; ♦ выбрасыватель с пластинчатой пружиной. В этом случае механизм удаления гильз состоит из двух деталей: выбрасывателя и пластинчатой пружины. Пружина здесь выполняет роль подпружиненной части, как в первом типе выбрасывателя; ♦ выбрасыватель с витой цилиндрической пружиной. Расположение пружины может быть либо параллельное оси затвора, либо перпендикулярное. Главное преимущество этого типа — большая живучесть. Наименьшая величина расстояния между зацепом выбрасывателя и дном затвора S должна быть не менее толщины закраины гильзы. Наибольшая устанавливается опытным путем. Она зависит от конструкции механизма удаления гильз. Например, в винтовке обр. 1891/30 гг. 5min = 1,651 мм, ^max = 1,763 мм, а в пулемете Дегтярева Smin = 1,625 мм, 5тах = 2,1 мм. Надежность удержания гильзы обеспечивается тем, что зацеп выбрасывателя при извлечении гильзы прижимает ее к стенке чашечки затвора. Для обеспечения захвата гильзы зацеп выбрасывателя очерчивается по дуге окружности, соответствующей окружности корпуса гильзы. Ширина зуба зацепа выбрасывателя составляет 50—60 % диаметра дна гильзы для винтовок, пистолетов-пулеметов, пулеметов, а для пистолетов — 25—50 %. Для повышения живучести выбрасывателя в его очертаниях не допускают резких углов и переходов во избежание повышенных местных напряжений и
Типы отражателей 187 соблюдается строгая симметричность, исключающая возможность зацепления гильзы одним краем выбрасывателя. Гнездо выбрасывателя не должно допускать его перекосов. Отражатели предназначаются для удаления стреляной гильзы, извлеченной выбрасывателем из патронника и удерживаемой в чашечке затвора. Главное требование к отражателю — обеспечить энергичное удаление гильзы за пределы оружия в заданном направлении, чтобы она не мешала работе автоматики оружия и стрелку. При неэнергичном отражении гильза может остаться в ствольной коробке, вызывая задержку в стрельбе. Энергичное удаление достигается тем, что гильза натыкается с определенной скоростью на отражатель. Направление отражения обеспечивается взаимным расположением выбрасывателя и отражателя. Конструктивно отражатель обычно представляет собой выступ, штырь или рычаг. В зависимости от характера действия отражателя на гильзу различают два способа отражения гильзы: ♦ отражение воздействием на боковые поверхности гильзы; ♦ отражение воздействием на дно гильзы. Рассмотрим работу действующего на боковую поверхность гильзы рычажного отражателя. На выступ отражателя, расположенного диаметрально по отношению к выбрасывателю, натыкается гильза; реакция отражателя вмес- На передней плоскости зацепа выбрасывателя делается скос, обеспечивающий беспрепятственное перескакивание зацепа за закраину гильзы при досылке патрона в патронник. те с реакцией зуба выбрасывателя дает пару сил, вращающую гильзу в сторону расположения выбрасывателя; с этой стороны должно быть расположено окно в ствольной коробке, через которое производится удаление гильзы. К этому же способу отражения гильз относится отражение с помощью клина. В обоих случаях клин или рычаг действуют через очередной патрон, подаваемый в патронник, что свойственно только системам с двойной подачей патронов. Все эти устройства с двойной подачей патрона требуют дополнительного способа удаления последнего патрона. Рычажный отражатель (пулемет Гочкиса): 1 — гильза; 2 — отражатель; 3 — выбрасыватель; 4 — затвор Схема отражения гильзы клином 3. ТИПЫ ОТРАЖАТЕЛЕЙ
188 Механизмы удаления гильз (патронов) Схема отражения гильзы выступом ствольной коробки Отражение гильзы подвижным стержневым отражателем (пулемет Горюнова): 1 — отражатели; 2 — уступ ствольной коробки (&5ГГ™"7Щ^1 Отражение гильзы складным отражателем (пулемет ДПМ) Пружинные отражатели — с закрепленной в неподвижной детали пружиной (пулемет ДШК; вверху) и смонтированный на затворе вместе с пружиной (противотанковое ружье ПТРД): I — отражатель; 2 — пружина Наибольшее распространение получили отражатели, действующие на дно гильзы. Они более просты по устройству и малогабаритны по сравнению с отражателями, действующими на боковую поверхность гильзы. Эти отражатели могут быть установлены как на неподвижных деталях оружия, так и подвижных. По конструктивному оформлению отражатели различают жесткие и пружинные. Жесткие отражатели связаны с неподвижными деталями оружия или взаимодействуют с ними, в результате чего удаление гильзы из оружия производится жестким ударом. На это затрачивается часть кинетической энергии подвижной системы (затвора). Жесткие отражатели имеют три разновидности: ♦ отражатели наглухо закреплены к неподвижным деталям оружия (автомат АКМ, пулемет ПК); ♦ стержневые отражатели, выполненные в виде стержней, свободно перемещающихся в отверстиях затворов (пулемет СГМ), либо являются направляющими стержнями возвратных пружин (пистолет-пулемет Су- даева ППС); ♦ складные отражатели, соединяемые с неподвижными деталями оружия шарнирно и приближаемые к оси затвора действием пластинчатых или витых цилиндрических пружин во время отражения гильзы (пулемет ДПМ). Все жесткие отражатели просты по устройству, но при работе дают резкие толчки. Пружинные отражатели встречаются двух типов:
Расчет механизма удаления гильз 189 ♦ пружина отражателя закреплена в неподвижной детали. В этом случае в качестве пружины отражателя может быть использована пружина буфера. При подходе затвора к заднему положению задний стержень отражателя ударяется о стержень затворного буфера, чем ударное действие отражателя смягчается; ♦ пружина связана с подвижными деталями. Отражатель приводится в движение действием специальной пружины, поджимаемой при досылании патрона в патронник. Как только гильза выйдет из патронника, отражатель, перемещаясь под действием своей пружины, удаляет ее за пределы оружия. Такой отражатель на отражение гильзы вовсе не затрачивает энергии подвижной системы. Однако в этом случае требуется сжать пружину отражателя при движении подвижной системы в переднее положение, что снижает надежность действия оружия. В пружинных отражателях резкость удара смягчается, но они имеют более сложную конструкцию. При интенсивной стрельбе пружина отражателя может потерять свои упругие свойства Скорость отражения гильзы определяется скоростью экстракции, расположением отражателя и его конструкцией. V0=V 1- \ + b 1 + "К "К ι У где V3 — скорость затвора до удара об отражатель; Ъ — коэффициент восстановления; т3 — масса затвора (подвижно ной системы); тГ - —; /0 — момент а инерции массы гильзы относительно касательной к закраине; а — расстояние между точками удара отражателем и захвата выбрасывателем. 4. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА УДАЛЕНИЯ ГИЛЬЗ Расчет механизма удаления гильз производится с целью определения его влияния на характеристики движения ведущего звена автоматики и оценки прочности деталей механизма. Дело в том, что работа выбрасывающего механизма очень тесно связана с работой запирающего механизма. Они оба зависят от давления пороховых газов, возникающих при выстреле в гильзе и степени контакта стенок гильзы со стенками патронника при выстреле. Усилие экстракции необходимо шать как при расчете прочности выбрасывателя, так и при определении элементов движения подвижных частей автоматики. Точный расчет представляет большие трудности, обусловленные влиянием большого числа различных факторов на работу гильзы. Так, на заклинивание гильзы в патроннике могут влиять следующие причины: ♦ величина начального зазора между стенками гильзы и патронника; ♦ материал гильзы и способ ее термической обработки; ♦ жесткость патронника и максимальное давление;
190 Механизмы удаления гильз (патронов) ♦ жесткость деталей узла запирания; ♦ состояние гильзы и патронника. Поведение гильзы при выстреле — чрезвычайно сложное и до сих пор до конца не изученное явление. Перед выстрелом, при запертом затворе, гильза, помещенная в патронник, имеет два технологических зазора: Δ, — между зеркалом затвора и дном гильзы и Аг — между стенками гильзы и патронника. Роль зазора Δ, между зеркалом затвора и дном гильзы была рассмотрена в главе VII. Зазор Аг между стенками гильзы и патронника перед выстрелом обеспечивает легкость входа патрона в патронник и последующего извлечения стреляной гильзы. Поведение гильзы под действием пороховых газов и ее влияние на запирающий механизм было рассмотрено выше. При выстреле под действием давления пороховых газов и температуры стенки гильзы расширяются и прижимаются к стенкам патронника и выбирают зазор Аг осуществляется совместная деформация гильзы и патронника и обеспечивается полная обтюрация пороховых газов. Одновременно давление пороховых газов смещает гильзу в осевом направ- Схема работы гильзы: 1 — гилыа; 2 — затвор; 3 — возвратная пружина лении, прижимая дно к зеркалу затвора и выбирая зазор Δ7 между дном гильзы и зеркалом затвора, а также упругую деформацию системы запирания. Следует отметить, что до момента полного выбора гильзой зазора ΔΓ она смещается в осевом направлении практически без сопротивления, если гильза цилиндрическая, но после контакта гильзы со стенками патронника осевое смещение гильзы сопровождается значительными деформациями, вызванными силой трения и давлением пороховых газов. Если гильза бутылочной формы, то значительное влияние на поведение гильзы оказывает давление газов на скат гильзы, создающее дополнительное сопротивление осевому смещению гильзы. Контакт (защемление) гильзы и патронника реализуется не по всей длине гильзы: сказываются влияния утолщенной донной части и возможности прорыва пороховых газов в передней части гильзы. В системах со свободным затвором, у которых автоматика работает за счет отдачи (давления газов на дно гильзы), для обеспечения продольной прочности гильзы необходимо, чтобы смещение зеркала затвора к моменту максимального давления не превзошло предельно допустимого значения. С другой стороны, быстрый отход затвора может вывести гильзу тонкой частью за пределы патронника и может получиться поперечный разрыв гильзы. Следует отметить, что в таких системах, при правильно выбранном зазоре Аг удаление гильзы из патронника происходит за счет давления пороховых газов, без выбрасывателя. На этой основе были даже созданы образцы ору-
Расчет механизма удаления гильз 191 жия (например, пистолет Сен-Этьен). В них выбрасыватель служит для удержания гильзы до встречи с отражателем и для подстраховки на случай легкого защемления гильзы. При сильном защемлении гильзы выбрасыватель может смять и срезать закраину гильзы, не извлеча гильзу из патронника, что ведет к трудно устранимым задержкам. В системах с несвободным затвором извлечение гильзы осуществляется, как правило, после истечения пороховых газов из канала ствола и сопротивление извлечению возникает только за счет остаточной деформации гильзы, которая приводит к уменьшению зазора Аги натягов (отрицательных зазоров), если неправильно был выбран зазор Δ7. Максимальная сила защемления, со- противляющая экстракции гильзы, может быть определена как сила трения гильзы о стенки патронника. Поэтому для приближенного определения силы экстракции можно воспользоваться формулой T = FndLf-Q9 где Ρ — давление между стенками гильзы и патронником; d — наружный диаметр гильзы; L — длина трущейся части гильзы;/— коэффициент трения; (2Э — усилие экстракции. Более точно усилие экстракции гильзы можно определить с помощью способа В. М. Кириллова [41], основанного на методике А. А. Благонравова, который приводим ниже. Для определения усилия экстракции этим способом гильза разбивается на ряд участков. На каждом участке деления размеры гильзы и механические ψζψ) 0 12 3 4 5 6 Деление гильзы сечениями на участки Кривая нагружения и разгружения гильзы при выстреле характеристики металла ее стенок принимаются средними значениями. Процесс нагружения и разгружения стенок гильзы на каждом участке при выстреле принимается таким, как показано на рисунке. По оси абсцисс отложены относительные тангенциальные деформации, а по оси ординат — давления. При нарастании давления в гильзе она сначала деформируется упруго до величины деформации εΓ по прямолинейному закону. Этой деформации соответствует давление Рг. Затем гильза вступает в зону пластической деформации, выбирая начальный зазор между гильзой и патронником Аг Процесс пластического деформирования обозначен горизонтальной прямой линией, в предположении, что сопротивление гильзы расширению или пластической деформации остается неизменным. Затем гильза деформирует вместе с патронником на величину деформации επ. При спаде давления она разгружает-
192 Механизмы удаления гилъз (патронов) Определение давления между стенками гильзы и патронника в момент экстракции гильзы ся по прямой, параллельной прямой нагружения. После спада давления между стенками гильзы и патронника образуется конечный зазор Δ,. Отдельные величины, обозначенные на рисунке, определяются следующим образом: ε =^ где ае — предел упругости металла стенок гильзы; Ε — модуль упругости. где δ — толщина гильзы на данном участке; d — диаметр гильзы. ε„ = 2 Рх 2г?+г; Ъ Ε* 2 2 где Ρλ = Pmax - Рг — максимальное давление между стенками гильзы и патронника; Ртах — максимальное давление газов; гх — радиус патронника против данного участка гильзы; г2 — наружный радиус ствола Δ/ = εΓ - επ. Если выделим правую часть графика отдельно, отложив на нем и максимальное давление пороховых газов, тогда заштрихованная площадь представит зону давления между стенками гильзы и патронника при наличии пороховых газов в гильзе. Если гильза извлекается при давлении газов РЭУ то давление на ее поверхности будет Р1э. Зная это давление, можно определить силу трения на данном участке ΔΓ= nlfdPl39 где /— длина участка;/— коэффициент трения. Просуммировав по участкам, можно определить всю силу трения Τ = ΣΔΤ, а следовательно, и усилие экстракции 4 где dR — диаметр патронника в месте дульца гильзы. С учетом конусности силу трения определяют по зависимости Т=Т{\- tga / ), где α — угол между образующими патронника. Для определения величины зазора между гильзой и патронником можно воспользоваться упрощенной формулой А. Г. Матюшина Δ,-^-ε. где ае — предел упругости металла гильзы на растяжение; Ε— модуль упругости металла гильзы; ε, — относительная тангенциальная деформация патронника на внутренней поверхности.
ГЛАВА XII ПРИЦЕЛЬНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ Перед выстрелом оружие должно занимать в пространстве определенное положение, обеспечивающее попадание пули в цель. Для этого существуют специальные устройства— прицельные приспособления. Они служат для придания оружию при стрельбе соответствующего направления, угла прицеливания, отвечающего дальности до цели и бокового угла, учитывающего деревацию пули и движение цели по фронту. Эта операция называется наводкой оружия. Прямая, соединяющая оружие с точкой наводки, называется линией наводки. Для наводки оружия по наземным целям широко применяются простейшие механические прицельные приспособления, которые представляют собой совокупность двух отдельных устройств: мушки, закрепленной на дульной части оружия, и прицела на казенной части. Прицел снабжается целиком в виде треугольной (прямоугольной) прорези или круглого отверстия, называемого диоптром, а также механизмом и соответствующими делениями для придания при стрельбе надлежащего угла оружию. Некоторые прицелы имеют приспособления для внесения боковых поправок, например, на ветер, деривацию и т. д. Целик и мушка являются визирными приспособлениями прицела. Прямую, проходящую через прорезь целика или центр диоптра и вершину мушки, называют линией прицеливания. Расстояние между целиком и мушкой при нулевых установках по шкалам именуют базой механического прицела, или длиной нулевой линии прицеливания. Чтобы осуществить наводку оружия, необходимо предварительно придать линии прицеливания определенное положение относительно оси канала ствола или относительно прямой, параллельной оси канала ствола. Поэтому в прицелах предусматриваются устройства, позволяющие изменять положение линии прицеливания. В простейших механических прицельных приспособлениях изменение положения линии прицеливания в зависимое-' ■ Зак. 1212
194 Прицельные приспособления ти от величины углов прицеливания осуществляется путем соответствующего перемещения целика, при этом мушка остается неподвижной. Существует большое количество разнообразных прицельных приспособлений. Это объясняется трудностями выполнения всех требований, предъявляемым к ним. А требования следующие: ♦ удобство и стабильность установки прицела на различные дальности стрельбы; ♦ обеспечение возможно большей точности наводки; ♦ возможность прицеливания ночью и в условиях ограниченной видимости; ♦ простота конструкции и изготовления; ♦ возможность легкой и быстрой выверки; ♦ прочность и отсутствие выступающих частей. По принципу устройства прицельные приспособления разделяют на механические (открытые) и оптические. 2. КОНСТРУКЦИИ ПРИЦЕЛЬНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ Механические прицельные приспособления по конструктивному оформлению разделяют на откидные, рамочные, ступенчато-рамочные, стоечные, секторные, постоянные, барабанные и диоптрические. Откидные прицелы Откидные прицелы имеют две конструктивные разновидности. Первая представляет собой набор из нескольких шарнирно скрепленных между собой пластинок, каждая из которых имеет прорезь, может вращаться в пределах 90° и рассчитана на определенную дальность. Для стрельбы одна из пластинок устанавливается перпендикулярно оси канала ствола. У второй прицел состоит из двух целиков, расположенных друг к другу под углом 90°, каждая из которых рассчитана на свою дальность (так в пистолете-пулемете Шпагина на 100 и 200 м). Положение целика фиксируются пружиной. Ввиду ограниченного диапазона дальностей и неудобства эксплуатации откидные прицелы в настоящее время не используются в боевом оружии и сохранились лишь в охотничьем и спортивном оружии. Откидной прицел с набором пластинок Откидной прицел пистолета-пулемета ППШ
Конструкции прицельных приспособлений 195 Рамочные прицелы Состоят из прямоугольной рамки с нанесенными на ней делениями и основаниями с боковыми щечками. По рамке перемещается и фиксируется в раде положений хомутик, имеющий прорезь для прицеливания. Для удержания хомутика в заданном положении служит защелка. Точность установки хомутика обеспечивается специальным маховичком с винтом, а ввод боковых поправок осуществляется маховичком целика. В некоторых прицелах нет точной установки и боковых смещений. При стрельбе рамка прицела ставится в вертикальное положение, а при хранении и на походе опускается вниз и защищается от повреждений боковыми щечками основания. Для этой цели рамка прицела шарнирно соединена с основанием. Рамочные прицелы не имеют недостатков откидных прицелов и используются в боевом, охотничьем и спортивном оружии. К достоинствам прицела можно отнести небольшие размеры и способ- Рамочный прицел станкового пулемета Горюнова: 1 — основание прицела; 2 — прицельная рамка; 3 — пружина рамки; хомутик; 5 — щеки основания; 6 — ушки; 7 — проушина; 8 — пятка; 9 — маховичок винта для точной установки хомутика; 10 — защелка хомутика; 11 — маховичок ходового винта целика ность обеспечивать установку довольно больших углов прицеливания. Недостатком рамочных прицелов является неравномерность шкалы: деления возрастают с увеличением дальности стрельбы. Ступенчато-рамочные прицелы Они отличаются от рамочных прицелов наличием на его основании ряда ступенек и способностью рамки уста- нарливаться для наводки оружия в два положения: перпендикулярное оси канала ствола и под некоторым углом к оси канала ствола. Для стрельбы на малые дистанции рамка опускается вниз. С помощью установки хомутика на соответствующую ступеньку достигается возможность стрельбы на требуемую дистанцию. Прицеливание в этом случае производится при помощи прорези, изготовленной обычно на гребне рамки. При установке прицела на разные ступеньки прорезь прицела изменяет свою высоту по отношению к оси канала ствола. Ступенчато- рамочный пицел винтовки обр. 1891 г.
196 Прицельные приспособления Для стрельбы на большие дальности рамка устанавливается вертикально и прицеливание осуществляется через прорезь на хомутике. Перемещение хомутика вдоль рамки выполняется рукой. Эти прицелы представляют сложность в эксплуатации, а потому в настоящее время не применяются. Стоечные прицелы По конструкции они сходны с рамочными прицелами. Отличие только в том, что вместо рамки имеется стойка, выполняющая те же функции. Есть устройства боковой поправки прицела, как у пулемета Максима обр. 1910 г. Секторные прицелы По конструкции они похожи на ступенчато-рамочные прицелы. Отличие заключается в том, что прицельная планка (выполняет роль рамки) работает только в опущенном (горизонтальном) положении и основание вместо ступенек на верхней части выполнено в виде кривой. Секторный прицел состоит из прицельной планки, шарнирно прикрепленной к основанию прицела (колодке) с подпружиненным хомутиком, пластинчатой пружины, удерживающей планку в заданном положении. Целик выполнен заодно с прицельной планкой. Правда, прицельная планка в пулемете Калашникова, РПД и винтовки СВД имеет подвижной целик. Такое устройство прицельной планки предназначено для введения поправок на боковой ветер и боковое движение цели. Установка планки производится с помощью хомутика, передвигающегося по криволинейным щекам основания прицела. Для открытия немедленного огня у некоторых образцов на шкале прицельных дальностей прицела предусмотрена постоянная установка «П», обеспе- Стоечный прицел пулемета Максима обр. 1910 г. Секторный прицел автомата Калашникова: 1 — колодка; 2 — сектор; 3 — прицельная планка; 4 — хомутик; 5 — гривка прицельной планки; 6 — защелка хомутика
Конструкции прицельных приспособлений 197 чивающая поражение целей на всех дальностях прямого выотрела. Разновидностью секторного прицела является секторный прицел винтовки Маузера, который представляет собой как бы деревернутый секторный прицел. В этом прицеле хомутик находится на основании прицела, где он перемещается по прямолинейному пазу горизонтально, а кривая поверхность, по которой осуществляется подъем планки, размещена внизу прицельной планки, шкала делений нанесена на боковые поверхности основания прицела. При установке прицела хомутик перемещается по направляющему пазу основания, а его рожки двигаются в фигурных пазах прицельной планки. Этот прицел сложнее по устройству, чем секторный прицел обычного типа, более труден при ремонте. Основные преимущества секторных прицелов —равномерная шкала прицела и наличие одной прорези. Это делает прицел точным и удобным в эксплуатации. Постоянный шаг нарезки шкалы прицельных дальностей достигается подбором кривизны боковых стоек основания прицела. Секторные прицелы не ограничивают поле зрения, способствуют быстрому обнаружению цели и позволяют корректировать дальность стрельбы. Они являются наиболее совершенными и поэтому наиболее распространенными в современном оружии, например, в автоматах и пулеметах Калашникова, пулеметах РПД КПВ, винтовке СВД. В станковых и крупнокалиберных пулеметах применяются редко, так как для обеспечения свойственных им боль- Секторный прицел винтовки Маузера: 1 — прицельная колодка; 2 — прицельная планка; 3 — движок; 4 — защелка движка ших углов прицеливания требуется значительное удлинение прицельной планки. Постоянные прицелы Выполняются с неподвижными мушкой и целиком. Одна из этих деталей может перемещаться только для обеспечения первоначальной пристрелки. Постоянные прицелы обеспечивают стрельбу лишь на одну определенную дальность; применяются только в личном оружии. Барабанные прицелы Имеют эксцентричный барабан, либо барабан, связанный с эксцентричной деталью. При повороте барабана изменяется положение прорези прицельной планки. Примерами могут служить прицелы пистолета Стеч- кина АПС и чехословацкого пулемета ZB-30. Прицел АПС состоит из установочного барабанчика, прицельной планки и ее пружины. На установочном бара-
198 Прицельные приспособления Барабанный прицел пистолета АПС: 1 — установочный барабанчик; 2 — пружина; 3 — прицельная планка банчике нанесены цифры: 25, 50, 100, 200, обозначающие дальность в метрах. Для удобства установки соответствующей дальности на барабанчике имеется насечка. Прицельная планка фиксирует установку барабанчика в различных положениях, на задней части прицельной планки имеется гривка с прорезью. Барабанный прицел пулемета ZB-30: 1 — дистанционный барабан; 2 — основание прицела; 3 — стойка прицела; 4 — кулачок; 5 — защелка дистанционного барабана; 6 — пружина с наперстком В прицеле пулемета ZB-30 перемещение прицельной планки достигается вращением барабана, снабженного эксцентриковым кулачком; планка прижимается к эксцентрику нажимной планкой и пружиной. Прицел, используемый в пулемете ZB-30, сложен по устройству, ремонт его вызывает затруднения, а выступающая за габариты оружия прицельная планка легко может быть деформирована в процессе эксплуатации, что приводит к нарушению точности стрельбы. Диоптрические прицелы Особенность диоптрического прицела заключается в том, что у него вместо прорези на прицельной планке сделано круглое отверстие, диаметр которого примерно равен диаметру зрачка глаза. Такие прицелы обеспечивают более удобную наводку по сравнению с дру- 10 2 9 8 3 Диоптрический прицел винтовки ТОЗ-8 (вид сбоку и сверхуχ- Ι — основание прицела (колодка); 2 — вертикальный фигурный паз; 3 — угольник; 4 — стопорный винт с пружиной; 5 — паз для крепления передвижного показателя; 6 — микрометрический винт горизонтальных поправок; 7 — микрометрический винт вертикальных поправок; 8 — тарель; 9 — винты крепления с переходной планкой; 10 — переходная планка
Конструкции прицельных приспособлений 199 Диоптр Диоптрический прицел танкового пулемета ДТМ 777/ίΥ7777. 777Y^V777> 7777/77? Формы мушек: а — треугольная; б — трапецевидная; в — прямоугольная ""ψ77 TUT "fbJ™ Формы прорезей: а — треугольная; б — прямоугольная; в — полукруглая гими типами прицелов. Это объясняется тем, что глаз при визировании через диоптр очень легко ставит мушку в центр его отверстия и фиксирует только две точки визирования — мушку и цель, что значительно облегчает прицеливание. Неудобства, связанные с применением этих прицелов: при нормальном освещении зрачок сильно сокращен и отверстие диоптра приходится делать очень малым, а малое отверстие чувствительно к засорению; также диоптр уменьшает поле зрения, затрудняет наблюдение за местностью, отыскание цели. Конструктивно диоптрийные прицелы могут быть оформлены в комбинации со стоечными, рамочными и секторными прицелами. Формы прицельных прорезей и мушек Эти формы определяются, исходя из требований точности, быстроты и удобства прицеливания. Прорези прицелов разделяют на треугольные, прямоугольные, полукруглые и диоптрические, а мушки — на треугольные, трапециевидные, прямоугольные и прямоугольные с шариком на вершине. Все формы мушек могут сочетаться с любой из прицельных прорезей, однако прямоугольная мушка с шариком на вершине сочетается только с диоптрическим прицелом, а треугольная — лишь с треугольной прорезью. Опыт показывает, что наилучшие результаты стрельбы достигаются при использовании прямоугольной мушки в сочетании с полукруглой прорезью прицела, чем и объясняется их широкое Способы крепления мушки карабина СКС (слева) и ручного пулемета РПД: 1 — мушка; 2 — предохранитель мушки; 3 — полозок; 4 — верхняя стойка; 5 — основание мушки; 6 — болт; 7 — шкала с делениями
200 Прицельные приспособления распространение в современных образцах оружия. Наихудшую меткость дают треугольные мушка и прорезь. В образцах боевого стрелкового оружия мушки крепятся несколькими способами, обеспечиваются предохранителями, фиксаторами положения после пристрелки и фиксирующими рисками. Точность наводки зависит также от базы прицела, т. е. расстояния между целиком и мушкой. При одном и том же линейном смещении мушки относительно прорези целика угловая ошибка наводки будет обратно пропорциональна базе прицела. Следовательно, чем больше база прицела, тем меньше влияние на результаты стрельбы будут оказывать ошибки в смещении целика и мушки. Большое значение имеет расстояние между глазом и целиком. Это расстояние должно быть не меньше 250 мм. Если оно меньше, то прорезь целика Расчеты стоечного, секторного и ступенчато-рамочных прицелов производятся по аналогичным алгоритмам, так же как и рамочного. Мы разберем только один, а именно стоечный, а для секторного укажем на особенность алгоритма проведения расчета. Как мы выяснили выше, стоечный прицел имеет две степени наводки: вертикальную и горизонтальную. Для проведения расчетов построим пространственную схему прицеливания с помощью стоечного прицела (см. рис. на стр. 201). Нам необходимо произвести расчет шкал вертикальной и горизонтальной наводки. . видна недостаточно отчетливо, а поэтому трудно обеспечивать совмещение мушки и прорези целика с достаточной степенью точности. При увеличении расстояния уменьшается база прицела, а это приводит к увеличению угловых ошибок от неточности совмещения целика и мушки. Чтобы в процессе прицеливания прорезь казалась глазу стрелка наиболее ясно очерченной, ее стенки делают расходящимися по направлению к дульной части ствола оружия. Для этой же цели бока мушки выполняют сходящимися под небольшим углом. Диоптр в диоптрийном прицеле помещается в непосредственной близости от глаза, так как при наводке нет необходимости в том, чтобы края диоптра казались резко очерченными. Это приводит к увеличению базы прицела, вследствие чего возрастает точность прицеливания. В данном случае расстояние Ос будет базой прицела, а расстояние be превышением целика над мушкой. Тогда A=/0tgoc, где h — превышение целика над мушкой; /0 — база прицела; α — угол прицеливания. При расчетах допускают, что углы прицеливания α зависят только от дальности стрельбы. На этом основании и производят расчет дистанционной шка* лы прицела по полученной зависимости, о чем ниже. Шкала на трубке целика, т. е. шкала боковых углов прицеливания, наносит- 3. РАСЧЕТЫ ПРИЦЕЛОВ
Расчеты прицелов 201 Расчетная схема стоечного прицела ся обычно в делениях угломера. Для расчета шкалы боковых смещений целика существует формула ■ = /п tg5 cos α ' где /0 — база прицела; α — угол прицеливания; δ — угол бокового прицеливания; г — величина смещения целика в боковом направлении. По этой зависимости можно рассчитать дистанционную шкалу боковых углов прицеливания, так как углы прицеливания α и δ зависят от одного и того же переменного параметра — дальности стрельбы. Ввиду малости углов прицеливания при расчете шкалы целика принимают tg δ « δ и cos α = 1. Тогда Рассчитаем дистанционную шкалу стоечного прицела при следующих исходных данных: база прицела 4 = 600 мм; высота мушки над осью канала ствола а = 45 мм; патрон — 7,62 мм. Из таблицы стрельбы по наземным целям стрелкового оружия под винтовочный патрон калибра 7,62 мм выпишем углы прицеливания α для различных дальностей, из тригонометрических таблиц — значения tg α и для удобства работы сведем все данные в таблицу: Дальность, м 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Л100 1200 1300 1400 1 1500 α 0°10' 0°13' 0°16· 0°20' 0°24' 0°29' 0°35' 0°43' 0°52' 1°02' 1°14' 1°28' 1°44' 2°0Г 2°19' tga 0,00291 0,00378 0,00465 0,00582 0,00698 0,00844 0,01018 0,01251 1 0,01513 ! 0,01804 0,02153 0,02560 0,03026 0,03521 0,04046 Для расчета превышения целика над мушкой используем зависимость h =/0tga. Для расчета превышения целика над осью канала ствола возьмем H=a+h==a+ /0tga. Определим первое превышение Η} = 45 + 600 · 0,00291 = 46,75 мм Н2= 45 + 600 · 0,00378 = 47,27 мм Н3 =45 + 600 · 0,00465 = 47,79 мм, и т. д.
202 Прицельные приспособления Результаты расчета сведем в таблицу Дальность, м 100 200 300 400 500 Я, мм 46,75 47,27 47,79 48,50 49,19 Дальность, м 600 700 800 900 1000 Я, мм 50,06 51,10 52,50 54,07 55,80 Дальность, м 1100 1200 1300 1400 1500 Я, мм 57,92 60,37 63,15 66,12 69,28 По результатам наносят деления на стойке прицела. Расчет шкалы целика по зависимости г = /0 δ не составляет труда. При расчете секторного прицела исходят из того, что он имеет равномерную шкалу на прицельной планке. Расчет производят в следующей последовательности: ♦ задаются исходными κοι гструктивны- ми характеристиками и размерами; ♦ составляют схему расчета, аналогичную представленной на рисунке; ♦ выбирают число равномерно расположенных на прицельной планке деления (например 15); ♦ определяют для этих делений превышение целика над осью канала ствола Н. Для этой цели проводят все расчеты, аналогичные тем, что выполняли для стоечного прицела; ♦ каждому делению определяют координаты точки соприкосновения хомутика с поверхностью кривой боковины колодки основания. Зададимся следующими исходными данными: число делений на шкале прицельной рамки — 15; расстояние от оси канала ствола до оси шарнира планки В = 40 мм; толщина нижней части хомутика с = 5 мм; длина прицельной планки N = 90 мм; угол между точкой соприкосновения хомутика и осью шарнира ψ = 1. Систему координат направим таким образом, чтобы χ проходил вдоль оси канала ствола, а у через ось шарнира. В качестве примера берем десятичное деление шкалы. Высоту Н10 возьмем из предыдущих расчетов. sin βΙ( HiQ-B 55,8-40 = 0,176; Ν 90 β|0=10°07. Величину А/10 измерим на прицельной планке: Μ = 40 мм. tg <Pio =77- = -^Γ= °>125; Фю = 7°07. Ми 40 Расчетная схема секторного прицела Ось канала ствола
Недостатки механических прицелов 203 Υιο= βίο - Ψ - Фю = 10°0Т - 1° - 7°07 = 2°00. xI0 = /f/0 · cos γ10 = 40,6 · 0,995 = 40,4 мм. Яю = х,о · tg Υιο = 40,4 · 0,0352 = 1,42 мм. yw = В + qw = 40 + 1,42 = 41,42 мм. При наводке оружия по· цели или точке наводки луч зрения глаза навод- бы чика проходит через прорезь целика, ли вершину мушки и цель или точку на- ла водки. Таким образом, глаз должен ви- це: деть одновременно три точки, располо- пе] женные относительно глаза на различ- на] ных расстояниях. Как известно, он способность глаза хорошо видеть уда- на] ленные предметы и предметы, располо- гл: женные близко, заключается в особом ка] свойстве хрусталика, называемом акко- Пс модацией, причем хрусталик может ак- зо* комодировать одновременно только на на] одно какое-либо расстояние. Итак хю = 40,4 мм. .Ум = 41,42 мм. Аналогичные расчеты проводятся для всех точек, и по точкам строят профиль поверхности боковины колодки прицела. и Поэтому глаз наводчика вынужден [- быстро и последовательно приспосаб- I, ливаться к тому, чтобы видеть снача- I- ла целик, затем мушку и, наконец, [- цель или точку наводки. При быстром >- переходе от одной точки к другой у [- наводчика создается впечатление, что >, он видит все точки одновременно. Од- I- нако даже тренировка не позволяет )- глазу видеть все точки ясно, одну \л какую-нибудь видит расплывчато. >- Поэтому трудно невооруженным гла- :- зом обеспечить требуемую точность а наводки. 4. НЕДОСТАТКИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИЦЕЛОВ
ГЛАВА XIII ПРЕДОХРАНИТЕЛИ И ЛОЖИ Основное эксплуатационное требование к оружию — чтобы ни при каких обстоятельствах не произошел непредвиденный выстрел. Непредвиденный выстрел может произойти в двух случаях: ♦ при незапертом затворе; ♦ от случайного срабатывания ударно- спускового механизма при обращении с оружием. Для обеспечения безопасности при обращении с оружием в процессе его эксплуатации предусмотрены специальные устройства — предохранители, которые страхуют от случайного выстрела. Выстрел при незапертом затворе может произойти только в автоматическом оружии. В неавтоматическом оружии запирание производится за счет усилия стрелка и под его контролем. Выстрел при незапертом затворе может привести к поломке деталей оружия, выходу оружия из строя и представлять большую опасность для стре- Предохранительные механизмы и устройства получили очень широкое распространение в стрелковом оружии и отличаются большим разнообразием в устройстве и характере работы. Однако их можно классифицировать в зависимости от назначения, разделив на две большие группы: ♦ предохранительные механизмы и устройства, исключающие производство выстрела при незапертом затворе; ♦ предохранительные механизмы и устройства, обеспечивающие безопасность обращения с оружием. ляющего. Поэтому предохранители, служащие для обеспечения безопасности работы автоматики, должны сделать невозможным производство выстрела при незапертом затворе. Отсутствие выстрела при незапертом затворе эти механизмы должны гарантировать деже в случае отказа предохранительного механизма в работе из-за поломки де- 1. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ОТ ВЫСТРЕЛА ПРИ НЕЗАПЕРТОМ ЗАТВОРЕ
Предохранители от выстрела при незапертом затворе 205 Ударно-спусковой механизм противотанкового ружья ПТРС: 1 — спусковой крючок; 2 — курок; 3 — автоспуск; 4 — останов затвора; 5 — спусковой рычаг; 6 — шептало талей или других причин. В этом^ случае устройство предохранительного механизма должно обеспечивать прекращение работы. Поэтому при проектировании обращают особое внимание на надежность их действия. Как известно, выстрел происходит после силового контакта ударника с капсюлем— воспламенителем патрона. Задача предохранителей этой группы состоит в том, чтобы при незакрытом затворе в ударниковом ударном механизме блокировать ударник, а в курковом ударном механизме — курок. Ударный механизм в автоматических системах работает от боевой или от возвратной боевой пружины. Если ударный механизм работает от боевой пружины, то предохранение от выстрела при незапертом затворе обычно обеспечивается путем связи механизма запирания с ударным или спусковым механизмом. Так, в пистолете Стечкина АПС при движении затвора вперед после заряжания (перезаряжания) курок остается на боевом взводе. Разобщитель своей верхней частью скользит по нижней части затвора. Если произошло полное запирание затвора, то он поднимается головкой в специальный выем в затворе и обеспечивает возможность произвести спуск курка с боевого взвода. В противном случае разобщитель подняться не может и спуск курка с боевого взвода невозможен. Предохранение от случайных выстрелов при незапертом затворе может осуществляться с помощью различных автоспусков. На курке или ударнике делается взвод автоспуска, за который заходит шептало автоспуска. В конце хода подвижной системы, после полного запирания, автоспуск выключается, и только тогда можно спустить курок или ударник с боевого взвода. Примером такого автоспуска-предохранителя может служить автоспуск противотанкового ружья системы Симонова обр. 1941 г. В этом ударно-спусковом механизме курок имеет взвод автоспуска. При отходе затвора назад он ставит курок на боевой взвод с помощью шептала и на предохранительный взвод автоспуска. При движении затвора вперед он вступает в контакт с остановом затвора в крайнем переднем положении в момент полного запирания, опускает его вниз вместе с автоспуском, который снимает курок с предохранительного взвода. В этом случае курок получает
206 Предохранители и ложи возможность сойти с боевого взвода при нажатии на спусковой крючок. Если же произошел недоход затвора в переднее положение при нажатии на спусковой крючок, то курок спускается с шептала и становится на взвод автоспуска. При отпускании крючка и досылании затвора вперед рукой выстрела не произойдет потому, что курок, освободившись от взвода автоспуска, становится на верхний выступ шептала (шептало имеет два выступа: нижний — боевой, верхний — страховочный). Эта особенность конструкции гарантирует полную безопасность при обращении с оружием. Если ударный механизм работает от возвратно-боевой пружины, то предохранение от выстрелов при незапертом затворе обычно обеспечивается непосредственной связью ударного механизма с запирающим механизмом. Например, в ручном пулемете Дегтярева ДП выход бойка из отверстия в затворе может быть осуществлен лишь после полного разведения упоров, которое возможно только при полном запирании затвора. В противном случае ударник блокируется и выстрела не происходит. 2. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ ОТ СЛУЧАЙНОГО ВЫСТРЕЛА Предохранители от случайного выстрела имеют важное значение. Случайный выстрел может стоить человеческой жизни. К предохранителям этой группы предъявляются следующие основные требования: ♦ надежное предохранение от случайного выстрела; ♦ быстрота и удобство включения и выключения; ♦ простота устройства. По характеру воздействия на предохранители со стороны стрелка все предохранители этой группы разделяются на автоматические и неавтоматические, К автоматическим предохранителям относятся такие, для включения Автоматические • предохранители пистолетов «Хеклер и Кох» Р-7 (слева) и «Глок-26»
Предохранители от случайного выстрела 207 и выключения которых не требуется производить специальные приемы. Так, например, в пистолетах «Хеклер и Кох», «Кольт» М191) автоматический предохранитель выключается при обхвате рукоятки рукой стрелка, в ручном пулемете Дегтярева при обхвате шейки ложи, а в пистолете «Глок» 26 нажим на спусковой крючок возможен только после нажима на автоматический предохранитель. Включаются все автоматические предохранители после прекращения на них воздействия. К неавтоматическим предохранителям относятся такие предохранители, для включения или выключения которых требуются специальные приемы со стороны стрелка, например, поворот флажка, нажатие кнопки и т. д. Эти предохранители иногда делят по конструктивному исполнению на флажковые, кнопочные, ползунковые и т. п. Неавтоматические предохранители получили наибольшее распространение среди современных образцов оружия. Объясняется это тем, что хотя для их включения и выключения требуются специальные приемы, но они обычно обеспечивают наибольшую простоту и хорошую надежность. Неавтоматические предохранители условно можно разделить на стопорящие и выключающие предохранители. К стопорящим предохранителям относятся предохранители, ставящие ударно-спусковой механизм в положение, при котором они не могут работать из-за стопорения одной или нескольких деталей или подвижную систему в переднем или заднем положении. Ярким примером таких предохранителей могут служить предохранители пистоле- Предохранитель ручного пулемета ДП Предохранитель пистолета-пулемета ППД: 1 — предохранитель; 2 — рукоятка затвора; 3 — фиксатор; 4 — короб; 5 — затвор; 6 — выступ предохранителя тов-пулеметов Дегтярева (ППД) обр. 1940 г. и Шпагина (ППШ) обр. 1941 г. Предохранитель у этих пистолетов-пулеметов помещается в пазу на рукоятке и выполнен в виде задвижки, удерживаемой фиксатором в двух положениях. ч Для постановки оружия на предохранитель достаточно передвинуть задвижку влево. Задвижка предохранителя входит в соответствующий вырез на ствольной коробке и фиксирует затвор в переднем или заднем положении. Выключающие предохранители осуществляют выключение одной или нескольких деталей из кинематической цепи ударно-спускового механизма. Эти предохранители, как правило, монтируются в ударно-спусковом механизме. Вначале рассмотрим предохранитель, который называется предохрани-
208 Предохранители и ложи тельный взвод. Он получил широкое распространение в личном оружии. На курке впереди боевого взвода делается дополнительный выступ — предохранительный взвод, который обладает высокой надежностью. Вырез выполняется достаточно глубоким и шептало не может с него сорваться. Даже в том случае, когда пистолет со стоящим курком на боевом взводе упадет на землю или получит резкий удар и курок сорвется с боевого взвода, — выстрела не произойдет. В силу того, что спусковой Предохранитель револьвера Смит-Вессон Предохранитель пулемета РПД β положениях «огонь» (вверху) и «предохранение» крючок не нажат, а шептало под действием пружины прижато к курку, оно поставит курок на предохранительный взвод. Предохранительный взвод имеют револьвер Кольта, пистолеты Макарова, Стечкина АПС, Токарева ТТ и др. В револьверах кроме предохранительного взвода используются еще «отбой курка» и передаточный блок. Курок вначале наносит удар по капсюлю, а потом под действием боевой пружины возвращается немного назад (револьвер Нагана). Его задача, чтобы ни при каких обстоятельствах не произошел сильный удар по капсюлю, могущий вызвать его воспламенение. Передаточный блок связан со спусковым крючком и при его полном нажатии поднимается, воспринимает удар курка и передает ударнику, смонтированному в рамке револьвера. При случайном срыве с боевого взвода курок не достигнет ударника и выстрела не будет. Такая система предохранения используется в револьверах системы Стерлинга. В револьверах системы Смита-Вессона предохранение осуществляется с помощью блокирующей тяги (запорного рычага). По сути это автоматический предохранитель, который в обычном состоянии держит курок, отведенным от бойка, и позволяет произвести выстрел только при полностью нажатом спусковом крючке, когда блокирующая тяга опускается вниз и позволяет курку нанести удар по ударнику. Широкое распространение имеют флажковые предохранители различной конструкции. Рассмотрим работу такого предохранителя ручного пулемета РПД. Если флажок предохранителя повернут вперед, то в ось предохранителя
Ложи 209 упирается спусковой рычаг и спуск затворной рамы с боевого взвода невозможен; затворная рама надежно удерживается на боевом взводе. Если флажок предохранителя повернут назад, то ось предохранителя поворачивается вырезом вверх и спусковой рычаг имеет возможность освободить спусковую раму при нажатии на спусковой крючок. Часто на флажковый предохранитель возлагаются кроме блокировки деталей и другие функции. Так, в пистолете Макарова ПМ при постановке на предохранитель происходит безопасный спуск курка (если он стоял на боевом взводе), блокировка ударника и всего ударно-спускового механизма, исключается возможность удара курка по ударнику и перезарядка оружия. В пистолете Стечкина флажковый предохранитель дополнительно выполняет роль переводчика режима огня. При повороте флажка переводчика- предохранителя вперед кулачки его оси отжимают ударник назад и замыкают Флажковый предохранитель пистолета АПС одновременно выполняет функции переключателя режима стрельбы (одиночный — автоматический огонь) его. Одновременно нижнее перо шептала упирается в площадку курка и не дает возможности взвести его, а ребро переводчика-предохранителя заходит за левый выступ рамки и замыкает затвор с рамкой. Отметим, что иногда для большей надежности образца оружия ставят и автоматический и неавтоматический предохранители, например, пистолет Кольта М1911. 3. ЛОЖИ Ложа — это часть стрелкового оружия, которая служит для соединения всех частей оружия и удобства действия как при прицеливании, так и в рукопашном бою, а также для уменьшения действия отдачи в плечо стрелка при выстреле. Форма и конструкция ложи и требования к ней отрабатывались на протяжении всего времени эксплуатации индивидуального огнестрельного стрелко- вого оружия. В результате был выработан своеобразный классический вид и форма ложи. uS^ =^4И^Ь Ложа классической формы (драгунская винтовка Бердана № 2): 1 — цевье; 2 — шейка; 3 -— приклад /
210 Предохранители и ложи В настоящее время к ложе предъявляется ряд требований, главные из которых следующие: ♦ должна иметь форму и размеры, обеспечивающие удобство обращения с оружием во всех случаях его применения, и быть достаточно прочной при минимальном весе; ♦ материал для ложи должен обладать хорошей устойчивостью против влаги; ♦ устройство ложи должно обеспечивать однообразное положение ствола и ствольной коробки, не изменяемое при эксплуатации, а также при разборке и сборке; ♦ должна быть проста по устройству, экономична и изготовляться из недефицитного материала. Мы вначале рассмотрим классическую форму ложи, а потом вес возможные отклонения от нормы. Изготовление лож обычно производится из березы и орехового дерева. Заготавливают болванки только зимой, так как заготовленные в другое время года обладают худшими механическими свойствами. Качество древесины определяется по ее цвету: березовая древесина должна быть чисто белого или розовато-белого цвета, а ореховая — темно- коричневого цвета. Древесина должна быть мелкослой- ной, так как крупнослойная древесина мягче. Направление волокон должно быть прямое подлине. Прямослойность особенно важна в шейке — наиболее хрупкой части ложи. Болванки перед обработкой после двухлетней естественной сушки на воздухе подвергаются камерной сушке с доведением влажности до 8 % с последующей сушкой в отапливаемом помещении. Древесина, идущая на изготовление лож, должна иметь высокие механические свойства. Так, березовая древесина при влажности 15—17 %, полученной при естественной сушке, должна иметь коэффициент крепости на сжатие — 400—450 кг/см2, а на изгиб — 500— 700 кг/см2 и удельный вес — 0,58. Ореховая* древесина при тех же условиях должна иметь соответственно 400— 450 кг/см2, 750—800 кг/см2 и 0,7. Ложи изготавливаются на копировальных станках с последующей шлифовкой, пропиткой сосновой смолой или 5—10 %-ным раствором нефтеби- тума в минеральном масле (что придает поверхности коричневый цвет) и лакировкой. В ложе выделяют цевье, шейку и приклад. Цевье — это передняя часть ложи, в которую помещается ствол со ствольной коробкой. Оно служит для предохранения ствола от прогибов при случайных ударах и для предохранения рук от ожогов при сильно нагретом стволе и отмораживания во время стрельбы при сильном морозе. Поперечные размеры и форма цевья в месте его охвата левой рукой устанавливаются, исходя из соображений удобства удержания оружия. Поперечные размеры остальной части определяются из условий прочности. Ствол помещается в желобе таким образом, чтобы края желоба находились на высоте оси канала ствола. Подгонка желоба цевья ложи к стволу должна быть всегда одинакова, так как неоднообразное положение ствола в желобе влияет на меткость стрельбы. Та часть ствола, которая находится в цевье, сверху прикрывается стволъ-
Ложи 211 Самозарядная винтовка G-41 (W) с ложей пистолетной формы ной накладкой, изготовленной из той же древесины, что и ложа. Она выполняет те же функции, что и ложа. Подгонка накладки к стволу делается с зазором. Шейка — это та часть ложи, которая соединяет цевье с прикладом. Шейка служит для удержания ложи правой рукой при стрельбе. Сечение шейки представляет овал, что позволяет удобно охватывать ее рукой. С этой же целью в некоторых образцах оружия внизу между шейкой и прикладом делается небольшой выступ. Такие ложи называются пистолетными (особенно широко распространены в охотничьем оружии). Приклад — это часть ложи, идущая от шейки до заднего среза ложи, называемого затыльником. Приклад служит для упора оружия в плечо во время выстрела. Затыльник имеет сравнительно большую площадь, чтобы сила, вызываемая отдачей оружия, была менее чувствительна. С этой целью в некоторых современных образцах делают резиновые накладки (амортизаторы). Приклад не должен иметь острых углов, особенно в том месте, где он касается щеки стрелка. Длина приклада устанавливается из соображений удобного положения в руках. Левая рука должна удерживать оружие примерно в месте расположения его центра тяжести, а правая рука не должна быть сильно вытянута или согнута. При этом напряжение мышц должно быть минимальным, так как сильное мускульное напряжение сопровождается дрожанием оружия при прицеливании, что влияет на точность стрельбы. Известны попытки изготовления прикладов регулируемой длины (что усложняло конструкцию), прикладов нескольких размеров с подбором в войсках по стрелку и даже подгонкой приклада по стрелку (английская снайперская винтовка). Для обеспечения удобства прицеливания шейка имеет некоторый изгиб. Величина его очень влияет на прицеливание. Отсутствие изгиба вызывает неудобство прицеливания, особенно при малых углах возвышения, так как стрелку надо было бы наклонить голову настолько, чтобы произвести наводку. Правда, в современном оружии используют прямую шейку, но при этом удобство прицеливания обеспечивают подъемом прицельных приспособлений на специальные ручки для переноса оружия, либо постановкой оптических прицелов. Однако такой подход увеличивает силу отдачи в плечо стрелка. При слишком большом изгибе затрудняется прицеливание с большими углами возвышения вследствие необходимости сильно отклонять голову назад. Поэтому наклон шейки подбирают такой, чтобы ложа позволяла производить наиболее удобное прицеливание для средней дальности стрельбы из оружия.
212 Предохранители и ложи Штурмовая винтовка М16А1 имеет прямую шейку ложи и прицельные приспособления, размещенные на ручке для переноски оружия Кроме того, величина наклона шейки ложи влияет на составляющую силы отдачи, направленную в плечо стрелка, и на опрокидывающий момент оружия. Силу отдачи при выстреле Ρ можно разложить на две составляющие: силу отдачи Рх и силу подброса оружия Р2. Значения Р„ Р2 определяются по зависимости Рх = Ρ cos α; Р2 = Ρ sin α Следовательно, действие силы отдачи в плечо стрелка будет уменьшаться с увеличением угла а. С другой стороны, с увеличением угла α составляющая Р2 будет возрастать, вызывая вращение оружия кверху. Таким образом, при большом изгибе может оказаться, что стрелку будет затруднительно удержать оружие в руках. Поэтому величина угла α должна иметь некоторое наивыгоднейшее значение. Следует заметить, что угол α зависит не только от наклона приклада, но и от высоты расположения прицела. -'-^ Действие силы отдачи на ложу Для увеличения прочности ложи используют следующие металлические детали: ♦ затыльник, изготовленный из мягкой стали, прикрепляемый к затылку приклада в целях предохранения приклада от сбивания приклада при ударах; ♦ наконечники, укрепленные на конце цевья и на концах ствольной накладки; ♦ глазки, которыми оправляются щели в ложе, служащие для продевания ремня; ♦ ложевые кольца для скрепления ствольной накладки с цевьем ложи. Ложи, изготовленные из дерева, имеют ряд существенных недостатков: ♦ недостаточно прочны; ♦ разбухают от сырости, а при высыхании коробятся, что сказывается на четкости стрельбы; ♦ затрудняют условия дегазации. В связи с этим известны попытки: ♦ выпускать ложи из пластмассы. Эксплуатация показала, что это худший материал для ложи. Пластмасса, в отличие от дерева, является «холодной» и «мертвой». К тому же на сильном морозе пластмасса прилипает к коже, а некоторые сорта при высокой температуре допускали ко^ робление; *
Ложи 213 Пистолет-пулемет МР-40, снабженный складным металлическим прикладом ♦ выпускать ложи из стали или легких сплавов. Стоимость таких лож выше деревянных и, кроме того, требуется тепловая изоляция ложи. Многие пистолеты-пулеметы имеют деревянную ложу, назначение и устройство которой в основном аналогично рассмотренной выше. Но стремление получить меньше габариты для удобства переноски и действий из люков танков или другого укрытия привело к конструкции пистолетов-пулеметов с откидными металлическими прикладами. Откидной приклад неудобен для рукопашного боя, а неизбежная шаткость в месте соединения с пистолетом- пулеметом является дополнительной причиной увеличения рассеивания выстрелов. В ручных пулеметах ложа имеет разнообразные специфические формы, но общим у них является то, что у них приклад крепится к ствольной коробке, а цевье отнесено далеко от приклада к стволу и не всегда присутствует. Его заменяют сошки или другое устройство. πα Специальная снайперская винтовка ВСК-94 с прикладом β форме рамы
214 Предохранители и ложи Штурмовая винтовка L85, скомпонованная по схеме «булл-пап». Пистолет «Хеклер и Кох» VP-70 с приставной кобурой-прикладом В современном стрелковом оружии в изготовлении лож допускают отход от классической формы. Так для уменьшения подброса оружия шейку делают прямой, а для удобства удержания оружия вводится дополнительно пистолетная рукоятка. Иногда шейка отсутствует, приклад имеет форму рамы, передняя стенка которой служит для удержания оружия. Приобретает популярность компоновка индивидуального стрелкового оружия по системе «булл-пап», в которой приклад составляет одно целое со ствольной коробкой и служит для размещения деталей автоматики. Такая компоновка позволяет сократить длину оружия. Отметим, что приклады используются в личном огнестрельном оружии в качестве деревянных приставных кобур-прикладов.
ГЛАВА XIV ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ Все вышерассмотренные механизмы и устройства предназначались для подготовки и производства выстрела, задания пуле определенного направления полета и обеспечения ее попадания в цель. Как было выяснено, выстрел сопровождается отдачей оружия, его подбро- сом, ударами автоматически движущихся деталей в заднем и переднем положениях, которые отрицательно сказываются на меткости, возникновением пламени за дульным простран- Почти все образцы автоматического оружия при нормальных условиях работы имеют удар подвижной системы в заднем положении. Этот удар в отдельных случаях, вследствие колебаний в весе заряда, может оказаться сильным, что приведет к увеличению рассеивания выстрелов и снижению живучести ручного оружия. Кроме того, при большой скорости отскока не обеспечена постановка подвижной системы на боевой взвод. Удары вызываются тем, что при использовании энергии отдачи для движе- ством, образующегося догорающими вылетевшими частицами пороха, это демаскирует стрелка. Для предупреждения этих явлений используют всевозможные поглотители отдачи (буфера), компенсаторы, пламегасители, дульные тормоза и глушители, которые составляют группу так называемых вспомогательных механизмов. Данные механизмы не обязательны для каждого образца оружия, но нередко имеют большое значение. ния деталей автоматического оружия, обеспечивающей их надежный отход в крайнее заднее положение при затрудненных условиях работы, оружие обычно проектируют так, чтобы при нормальных условиях подвижная система имела какой-то запас энергии и, следовательно, приходила в заднее положение с некоторым ударом. Для того чтобы избежать резких ударов деталей автоматики в заднем положении, необходимо поглотить избыток энергии подвижных деталей при подхо-- де их к заднему положению, смягчить 1. ПОГЛОТИТЕЛИ ОТДАЧИ
216 Вспомогательные механизмы |tf y\ Кривые изменения yv\\^ скорости подвижной // \***+*^ системы h удар. Поглощение излишней энергии можно организовать двумя способами: ♦ создать такую длину пути для движения деталей автоматики, при которой они израсходуют полученную энергию. На рисунке даны кривые изменения скорости ^подвижной системы в зависимости от пути при движении назад. Сплошная кривая показывает наибольшую возможную скорость отдачи, пунктирная — наименьшую. Расстояние /, —- путь до шептала. В этом случае детали должны двигаться со скоростью Vx. Если, например ограничить движе- Буферные устройства подвижных частей автоматики: шептала 23-мм зенитной пушки (вверху) и стойки затворной рамы пулемета Брэн ние подвижной системы расстоянием /2, произойдет удар в заднем положении со скоростью от Vx до V2 в зависимости от величины энергии отдачи. Если увеличить возможную длину хода подвижной системы до /3, получится гарантированный недоход и отсутствие удара, так как на такую длину система не может отойти. Этот способ приводит к увеличению размеров и веса оружия ♦ использовать поглотители отдачи (буфера). Буферные устройства в стрелковом автоматическом оружии применяются для смягчения ударов подвижных деталей автоматики и увеличения скорости их возвратного движения. В зависимости от назначения конструкции буферных устройств могут быть весьма разнообразными. Основными элементами буферных устройств являются буфер, упругий элемент, корпус буферного устройства. В отдельных конструкциях некоторые из этих элементов могут отсутствовать. Буферные устройства, применяемые только для смягчения ударов подвижных деталей автоматики, должны обеспечивать: ♦ минимальное усилие, передаваемое на короб, ствольную коробку или другое звено оружия; ♦ минимальное возвращение кинетической энергии подвижным деталям после удара; ♦ постоянство характеристик упругих элементов при длительной стрельбе (минимальную зависимость характеристик упругих элементов от силы трения и температуры нагрева). Такие буферные устройства в автоматическом оружии могут применяться:
Поглотители отдачи 217 ♦ для смягчения ударов подвижных деталей автоматики в заднем крайнем положении; ♦ для смягчения ударов подвижных деталей при постановке на шептало; ♦ для смягчения ударов затвора или боевой личинки при присоединении к затворной раме. В буферных устройствах, применяемых для смягчения ударов подвижных деталей, кинетическая энергия подвижных деталей преобразуется в потенциальную энергию деформации упругих элементов и в тепловую энергию. В качестве упругих элементов в таких буферных устройствах обычно применяются: ♦ пластмассовые (фибровые, текстолитовые, каучуковые и др.) прокладки; ♦ кольцевые пружины; ♦ тарельчатые пружины. Наиболее широкое распространение в современных образцах стрелкового оружия получили пружинные буфера. Пружинные буфера могут применяться для смягчения ударов подвижных деталей в заднем положении, или для повышения темпа стрельбы (возвратные пружины). В последнем случае пружинный буфер должен: ♦ обеспечить, по возможности, безударный отход подвижных деталей в заднее положение; ♦ саккумулировать энергию для возвращения подвижных деталей в исходное положение. Для этого часто применяют возвратные пружины. Пружинный буфер в качестве поглотителя отдачи характерен тем, что энергия, поглощаемая пружиной, почти полностью возвращается подвижной систе- Буферное устройство затвора винтовки Μ16, (кольцевая пружина) Буфер затвор- Π ESsfe Ы| π^Π^ ной рамы 23-мм Π tSSmnft шШтиШЙ!? зенитной пушки ^рЩШ A i Ш ШИ1 (тарельчатые Лец здм'иу ШШ)ШЩ 11 пружины) < J y^^vl>"' ' ~*-~" ме при ее движении вперед, что вызывает сильный толчок в переднем положении. Буферные устройства, предназначенные для аккумулирования кинетической энергии и увеличения скорости возвратного движения подвижных деталей, должны обеспечивать: ♦ минимальную потерю кинетической энергии подвижных частей после удара по буферу; ♦ постоянство характеристик при длительной стрельбе. Пружинные буфера не вполне рациональны в качестве поглотителей отдачи. Сжимаясь под действием подвижной системы, пружина буфера поглощает кинетическую энергию подвижной системы, а затем, при разжатии, на 75—
218 Вспомогательные механизмы 80 % отдает эту энергию назад. Скорость отскока подвижной системы от пружинного буфера составляет 80— 90 % от той скорости, с которой система приходит в соприкосновение с буфером. Это свойство пружинного буфера позволяет применять его в качестве ускорителя темпа стрельбы. Большая скорость отскока сокращает время движения подвижной системы вперед и уменьшает продолжительность цикла автоматики. Для уменьшения времени работы буфера применяются пружины с большой жесткостью (расчет пружин см. в главе XV). Каучуковые буфера в качестве поглотителя отдачи более выгодны. В зависимости от конструкции и качества материала они поглощают от 2 5 до 65 % энергии подвижной системы. Однако их живучесть значительно ниже, чем у пружинных, поэтому они не получили широкого распространения. В пистолете-пулемете Шпагина обр. 1941 г. (ППШ) применен фибровый буфер (амортизатор). Он поглощает значительную часть энергии отдачи затвора и вместе с тем обладает достаточно высокой живучестью, а также простотой и надежностью работы. X \ \ Буфер ручного пулемета Браунинга: 1 — втулка; 2 — поршень; 3 — латунное кольцо; 4 —разрезное пружинное кольцо; 5 — пружина В раде случаев сочетанием упругих элементов с конструкцией буферного устройства удается увеличить количество поглощаемой энергии, превращая ее в тепловую. Но такие конструкции не обеспечивают постоянства функционирования вследствие непостоянства сил трения. В качестве примера рассмотрим буфер ручного пулемета Браунинга. Он состоит из втулки, поршня, опирающегося на латунное кольцо, которое имеет внутри коническую расточку. В это кольцо входит стальное разрезное пружинное кольцо, обточенное снаружи по конусу, при этом поверхности колец и прилегают друг к другу. Последнее кольцо упирается в пружину. Внутри буфера проходит возвратная пружина. При ударе подвижных деталей в поршень последний заставляет двигаться латунные кольца, которые сжимают стальные разрезные кольца. При этом часть энергии расходуется на трение, а незначительная часть идет на сжатие пружины. В дальнейшем пружина буфера, разжимаясь, толкает упор пружины. Последний, действуя на разрезное кольцо, подает его вперед, причем кольцо находит на коническую часть поршня, расширяется и прижимается к цилиндрической втулке. На преодоление трения расходуется большая часть энергии пружины, и таким образом подвижной системе возвращается незначительная часть энергии отдачи, что обеспечивает малую скорость отскока от буфера. Расчет упругих элементов буферных устройств для случая безударной работы движущихся деталей ведут следующим образом [86].
Поглотители отдачи 219 1. Обеспечивается выполнение условия iMV2=~(l + n)P0X&, где V— скорость подвижного звена перед ударом по буферу; λδ — длина хода буфера, на которой происходит остановка подвижных деталей автоматики; Р0 — усилие предварительного поджатая пружин буфера; η — число витков пружины. Тогда ^о=" МУг 0+Όλδ ■ 2. По величинам Р0 и λδ определяется жесткость упругих элементов буфера λδ · 3. Зная жесткость, определяют коэффициент μ потерь энергии при деформации пружин по эмпирической зависимости μ = вМс ю6^7 где т — масса подвижных деталей. 4. Определяют среднюю силу сопротивления, вызванную деформацией пружин: Λκ=2μΑ/ΙφΚρ. 5. Определяют работу движущегося звена, совершаемую на преодоление силы R ν\ ΔΛ = /?,λδ = 2μΛ/πρ^λδ. Коэффициент восстановления скорости буферным устройством с учетом потери кинетической энергии при ударе движущихся деталей по буферу рассчитывают с использованием зависимости теории удара. 6. Скорость движения буфера после удара V V =У а—, 1 + - где та — масса ведущего звена; ть — масса буфера. 7. Определяют потерю кинетической энергии ведущего звена при ударе по буферу по зависимости AE = ±Ma(Va2-Va2). 8. Определяют суммарную потерю кинетической энергии ведущего звена за счет удара по буферу и преодоления силы RVy вызванной деформацией пружин буфера АЕ + АЛ =^Ma(Va2 -Va2)+2 μ MnpVcpXs или l(l-u)A#eVe2=iA#e(Ve2-K;2) + + 2μΛ/πρΚορλδ. 9. Определяют коэффициент восстановления скорости, обеспечиваемый буферным устройством: Ь = ^у'У J.j %ΚρλδΜ£ρ ι гдсА/пр="А/в + А/5 + 3 Пример. Определить характеристику буферного устройства при следующих данных: масса ведущего звена Ма = 0,1 кгс2/м; масса буфера Мь =0,015 кг-с2/м; масса ть = 0,006кг с2/м; скорость ведущего звена'
220 Вспомогательные механизмы Va = 5м/с; длина хода буфера λδ = 0,005 м; усилия сжатой пружины на величину 1 Ρλ = 5Р0; число витков пружины η = 5. Решение: 1. Определяем усилие предварительного поджатия буферной пружины Л=- му: ОД-25 • = 8,35 кг. (1 + /0λδ (1 + 5)0,005 2. Определяем жесткость пружины буфера λδ ' 3. Определяем коэффициент потери механической энергии при деформации пружины μ: 6VC юб^/лС 6^/(6,66104)6 106^0,1174 20,5. 4. Определяем скорость ведущего звена с буфером после удара по буферу т/ ν=ν~- 1 + - Μ. = 5,0- 5,0 0,100 0,017 = 4,2Ъл/с. 1 + 5. Определяем коэффициент восстановления скорости, обеспечиваемый буферным устройством Л/Л2 ь = kvaj 04μνλδΛί "Ρ _ mav; ( 4,27 V 4 -20,5 -2,5 -0,005 0,117 5,0 25 0,1 = 0,68. 2. ДУЛЬНЫЕ ТОРМОЗА Другой вид поглотителей отдачи представляет собой часто применяемые дульные тормоза. Дульным тормозом называется устройство в дульной части ствола, предназначенное для уменьшения энергии (импульса) отдачи ствола или всего оружия за счет отвода части пороховых газов в боковом направлении и уменьшения его расхода в осевом направлении. Дульные тормоза должны обеспечивать: ♦ необходимое уменьшение продольной и поперечной составляющих энергии отдачи, т. е. необходимую эффективность тормоза; ♦ минимальное воздействие на стрелка истекающих из дульного тормоза пороховых газов и звука; ♦ минимальное влияние размеров дульного тормоза на общие габариты образца оружия; ♦ установку на образец предметов штатной принадлежности без отделения дульного тормоза. Повышение эффективности дульного тормоза сопровождается усилением звука и действия газов на стрелка, что приходится учитывать при выборе варианта дульного тормоза. По характеру воздействия дульного тормоза на оружие можно выделить три группы дульных тормозов: ♦ дульные тормоза осевого действия, обеспечивающие уменьшение энергии отдачи оружия или ствола только в продольном направлении;
Дульные тормоза 221 ♦ дульные тормоза поперечного действия, обеспечивающие воздействие поперечной силы, которая направлена перпендикулярно оси канала ствола. Такие дульные тормоза часто называют компенсаторами, они обычно применяются в образцах ручного оружия, в которых возникает опрокидывающий момент, отклоняющий ось канала ствола в боковом направлении; ♦ дульные тормоза комбинированного действия, обеспечивающие как уменьшение силы отдачи в продольном направлении, так и создание поперечной силы, компенсирующей опрокидывающий момент оружия. Эти дульные тормоза называются тормозами-компенсаторами. В современных ручных образцах оружия они получили преимущественное применение. По конструктивным признакам, существенно влияющим на эффективность дульного тормоза, можно выделить следующие разновидности: ♦ бескамерные дульные тормоза, в которых отсутствуют диафрагмы и передняя стенка; ♦ однокамерные дульные тормоза, имеющие только одну диафрагму, которой является передняя стенка тормоза; ♦ двухкамерные дульные тормоза, в которых две камеры разделяются диафрагмами. При дальнейшем увеличении количества камер эффективность дульных тормозов возрастает незначительно (не более 10 %), поэтому тормоза современных образцов стрелкового оружия имеют не более двух камер. По форме окон истечения пороховых газов можно выделить целевые, оконные и сетчатые дульные тормоза. iy/w/^/rSS5U а шШШ^ v1 ^^^Wtrrir ι Дульные тормоза: а, б — бескамерные осевого и поперечного действия; в — однокамерный осевого действия; г — двухкамерный комбинированного действия Причем окна в пределах одной камеры дульного тормоза могут располагаться в один или несколько рядов как по длине, так и по периметру тормоза. По принципу действия дульные тормоза бывают активного, реактивного, активно-реактивного, распылительного и расширительного действия. Тормоза активного действия используют удар газовой струи, выходящей из канала ствола по поверхности, которая закреплена на стволе. Этот удар дает импульс силы, направленный против силы отдачи, чем достигается уменьшение энергии отдачи. Наиболее простая конструкция этого типа дульного тормоза может быть в виде диска, снабженного центральным отверстием для вылета пули, тесно соединенное) со стволом и установленного на некотором расстоянии от дульной части ствола.
222 Вспомогательные механизмы Дульные тормоза различного принципа а — активного; б — реактивного; в — активно-реактивного; г распылительного; д — расширительного Удар, принимаемый диском при вылете газов, будет направлен в обратную сторону отдачи оружия и скорость отдачи уменьшится. Действие газов на диск с внешней стороны будет сравнительно небольшим, так как скорость пороховых газов на пути от дульного среза и до переднего среза диска значительно понижается. Дульные тормоза реактивного действия основаны на использовании реакции истечения пороховых газов. В этом случае при вылете пули из канала ствола часть пороховых газов по специальным каналам в дульном тормозе отводится назад. Под действием реакции истечения газов оружие получает толчок вперед, и его энергия отдачи уменьшается. Чем большее количество пороховых газов будет отведено назад и чем выше их скорость, тем действие тормоза эффективнее. Дульные тормоза активно-реактивного действия соединяют в себе оба предыдущих принципа. В них происходит удар газовой струи в направлении вперед (активное действие) и отбрасывание струи назад (реактивное действие). Форма и направление в этом тормозе таковы, что происходит удар газов по передним стенкам окон, а затем выбрасывание газов из окон под некоторым углом. Дульные тормоза распылительного действия основаны на разложении удара на ряд мелких ударов, взаимо- уничтожающихся. Для этой цели в стволе сверлится несколько отверстий, расположенных попарно и симметрично по отношению к оси канала ствола. По мере движения пули в канале ствола газы через отверстия вырываются наружу. Вследствие перпендикулярности отверстий составляющая ударов, передаваемых оружию после вылета газов в направлении отдачи, будет равна нулю. К моменту вылета пули из, канала ствола значительная масса газов уже может вырваться в боковые отверстия; таким образом скорость отдачи после вылета пули будет значительно снижена. Дульные тормоза расширительного действия основаны на понижении скорости газов в момент их вылета в атмосферу. Для этой цели необходимо понизить их температуру и упругость. Наиболее простая конструкция данного тормоза может быть в виде цилиндра большого диаметра. Газы, попадая цилиндр, рас-
Дульные тормоза 223 ширяясь, охлаждаются и теряют часть своей скорости. Поэтому увеличение скорости отдачи в момент вылета их в атмосферу понижается. Недостатки дульных тормозов: ♦ движущиеся назад пороховые газы оказывают воздействие на стрелка, которые тем сильнее, чем эффективнее тормоз (особенно это касается тормозов реактивного действия); ♦ демаскируют оружие и затрудняют прицельную стрельбу из-за пыли, поднимаемой ударяющимися в поверхность земли газами. Для предотвращения первого недостатка создают щетки, препятствующие движению газов назад. Однако всякий щиток понижает эффективность тормоза. Во избежание второго недостатка делают отверстие для выхода газов только вверх и в стороны. Такое устройство уменьшает опрокидывание оружия вследствие отдачи. Для стрелкового оружия наиболее характерными являются оконные тормоза с однорядным расположением окон в пределах каждой камеры. Эффективность дульного тормоза, определяемая величиной продольной или поперечной составляющих тормозящей силы, зависит от ряда факторов. Основными из них являются: ♦ величина дульного давления пороховых газов; ♦ соотношение суммарной площади боковых окон и центрального отверстия дульного тормоза; ♦ соотношения площадей диафрагм и центрального отверстия тормоза; ♦ положение и ориентирование в пространстве боковых окон, рабочих поверхностей диафрагм и открылков. Компенсатор пистолета-пулемета ППШ с отверстиями, направленными только вверх и в стороны Эффективность дульного тормоза может выражаться соотношением η= £""£°" 100%, Ε где η — эффективность дульного тормоза в процентах, или кпд; Ε — энергия отдачи при стрельбе без дульного тормоза; Еоп — энергия отдачи при стрельбе с дульным тормозом. Пример. Противотанковое ружье системы Дегтярева имеет Ε = 31 кгм, Е0П = 10,1 кгм. Определить кпд. При анализе существующих конструкций дульных тормозов их расчет сводится к определению характеристик эффективности по известным размерам элементов дульных тормозов. При проектировании приходится определять характеристики их элементов по заданной эффективности действия. Для оценки эффективности и конструкции дульных тормозов приняты энергетическая и импульсная характеристики эффективности η и μ и конструктивная характеристика а. При известных зависимостях для расчета характеристик дульных тормозов используют следующий порядок расчета дульного тормоза при проектировании: 1. Выписывают все известные параметры, необходимые для расчета дульного тормоза. Для нашего примера:
224 Вспомогательные механизмы калибр оружия d = 7,62 мм; площадь сечения канала ствола S = 0,476 см2; вес пули q = 7,9 г; вес заряда ω = 1,62 г; начальная скорость пули ν0 = 715 м/с; дульное давление PR = 600 кг/см2; приведенная длина канала ствола L = 42 см. 2. Принимают для расчета: коэффициент эффективности проектируемого дульного тормоза η - 0,30; угол наклона боковых окон от нормали к оси канала ствола Θ = 0. 3. Определяют коэффициент действия пороховых газов в период после действия ν0 V ω _ 7,62-lQ-3 /600-42-981 _ , no 715 V 1·62· 10"3 4. Определяют β с учетом дульного тормоза β' ^/ΐ-ηΟ^ + λω) ω 71-0,3(7,9+1,98-1,62 - 7,9 1,62 0,805. 5. Определяют величину конструктивной характеристики β' 0,805 Л/1_ β 1,98 6. Определяют относительное количество газов, вытекающих через центральное отверстие камор ε7 при двухкамерном тормозе (ε7 и г2) /ot + sinO /0,437 ει=ε2=νττ^?=ν^τ"=0'467· 7. Определяют значение площадей осевых окон в диафрагме и центральной стенке тормоза s0l = mx s = 1,25 · 0,476 = 0,395 см2 s02 = m2 s = 1,35 · 0,476 =0,642 см2 8. Определяют коэффициент расхода пороховых газов через боковые окна по эмпирической зависимости ν = 0,584Д 1- sinV 4.5 = 0,5840,7511-- = 0,438. 9. Определяют площади боковых окон дульного тормоза: 24ει J λ 0,595 С 2-0,438 1 0,467 — 1 = 0,7733см2 2v 0,642 2-0,438 1 0,467 1 V£2 , -1 =0,836Dcm2. 10. Определяют импульсную характеристику дульного тормоза β' -0,5 _ 0,865-0,5 μ~β-0,5~ 1,98-0,5 ==0'246· 11. Определяют силу отдачи Гд в^ начале периода последействия без уче-| та дульного тормоза | Fa=Pus= 600 · 0,476 = 286 кг. ^ 12. Определяют силу отдачи 1\ с учетом дульного тормоза: F= μ ^=0, 246 · 286 = 70,5 кг. ' 13. Определяют тянущую силу дульного тормоза FT = Fa (1 - μ) = 286 (1 - 0,246) = 216 кг.
Пламегасители 225 3. ПЛАМЕГАСИТЕЛИ Вылетающие из канала ствола вслед за пулей раскаленные до высокой температуры несгоревшие частицы пороха и пороховые газы создают свечение, которое демаскирует оружие и потому является крайне нежелательным. Для уменьшения яркости вспышки при выстреле часто применяют специальные приспособления — пламегасители. Пламегасителем называется дульное устройство, предназначенное для уменьшения интенсивности свечения нагретых до высокой температуры пороховых газов и догорающих частиц пороха при выходе из канала ствола. Пороховые газы светятся при высоких температурах, причем чем выше температура, тем ярче свечение. Поэтому пламегаситель должен иметь такое устройство, чтобы пороховые газы, проходя через него, как можно больше охлаждались. Уменьшение видимости дульного пламени достигается тем, что наиболее светлая его часть закрывается боковыми стенками пламегасителя. Для повышения эффективности в ряде конструкций предусматривается приток в пламегаситель окружающего воздуха, обеспечивающего интенсивное догора- ше пороховых частиц, охлаждающего аороховой газ и уменьшающего тем яркость дульного пламени. По конструкции различают: ♦ пламегасители со сплошным коническим раструбом и со сплошными стенками или имеющие отверстие для повышения эффективности; ♦ пламегасители с цилиндрическим раструбом, имеющим свободные (без дна) концы, которые допускают свободный доступ воздуха и выход газов; ♦ щелевые пламегасители с передней кольцевой перемычкой или без нее. Большинство современных образцов оружия, не имеющих дульных тормозов или надульников, комплектуются пламегасителями. К пламегасителям предъявляются следующие требования, они должны: ♦ обеспечивать наибольшую полноту сгорания недогоревших частиц пороха и охлаждение пороховых газов в пределах каморы пламегасителя; ♦ минимально воздействовать истекающими пороховыми газами на обслуживающий состав; ♦ минимально воздействовать на характер движения оружия или ствола при выстреле. Обычно пламегасители изгатовлива- ются в форме раструба с конусностью 10—11°, навинчиваемого на дульную часть ствола. Подобный пламегаситель имеют пулеметы ПКТ, СГМ, КПВТ. В этом пламегасителе пороховые газы расширяются, их температура снижается. За счет притока в него свежего воздуха обеспечивается интенсивное догорание пороховых частиц и тем уменьшается яркость дульного пламени при стрельбе. 8 3ак. 1212
226 Вспомогательные механизмы fi-Д 6-Ь \+—δ & 'W- $> τΖΖΖΖΖλ У////////////////////////Д Щелевые пламегасители снайперской винтовки СВД (вверху) и штурмовой винтовки Ml 6 Пламегаситель пулемета КПВТ имеет более сложную конструкцию, состоящую из собственно пламегасителя, основания надульника, втулки и поршня. В связи с этим пламегаситель пулемета КПВТ кроме уменьшения яркости дульного пламени обеспечивает увеличение энергии отката подвижного ствола. Иногда на раструбе пламегасителя делают мелкие отверстия, например, в пламегасителе чехословацкого пулемета ZB-30 часть газов попадает в эти от- Пламегаситель пулемета КПВТ: 1 — поршень ствола; 2.— пламегаситель; 3 — основание надульника; 4 — ствол верстая и, проходя через них, охлаждается. Остальная часть газов охлаждается при расширении в раструбе. Такой пламегаситель более эффективен, но вылетающие через отверстия пороховые газы поднимают пыль с земли. Пыль демаскирует оружие, затрудняет прицеливание и засоряет подвижную систему, поэтому следует отдавать предпочтение пламегасителю без отверстий. Наиболее эффективными являются щелевые пламегасители, в которых обеспечивается интенсивное догорание пороховых частиц и охлаждение газов вследствие большой поверхности контакта газовой струи с воздухом в пределах каморы пламегасителя. Следует иметь в виду, что пламегасители увеличивают энергию отдачи оружия, так как давление газов внутри раструба толкает его назад. Так, например, пламегаситель пулемета ZB-30 увеличивает энергию отдачи на 12,8 %. 4. ГЛУШИТЕЛИ Как было выяснено ранее (см. главу III), выстрел сопровождается звуковым эффектом, который возникает за счет пороховых газов, прорывающихся через зазор между пулей и стенками канала ствола, вылетающих вслед за ней и обгоняющих ее. А при сверхзвуковой скорости пули (свыше 320 м/с) перед ней в воздухе образуется ударная (баллистическая) волна, которая также является источником звука высокой частоты. Звуковой эффект, сопровождающий выстрел, час-
Глушители 227 то представляет явление крайне нежелательное, так как демаскирует положение оружия. Это обстоятельство заставляет конструировать различные приспособления — глушители. Глушители предназначаются для уменьшения или полного устранения звукового эффекта. Их задача — ограничить скорость вытекающих из ствола пороховых газов и их температуру. Это может достигаться за счет расширения, завихрения, перетекания газов из каморы в камеру, столкновения со встречными потоками, а также с помощью теплонагревателей, в которых происходит отсечение газов. Глушители должны: ♦ обеспечить высокую эффективность глушения звука; ♦ обеспечить достаточно высокую живучесть основных деталей; ♦ обеспечить простоту конструкции и возможность крепления на образцах оружия без дополнительных устройств; ♦ иметь небольшой вес и габариты; ♦ обеспечить безопасность применения штатных патронов при стрельбе с закрепленным на оружии стволом. Конструктивное разрешение подавления звука наталкивается на затруднения, связанные с проблемами большого давления пороховых газов и их высокой скорости. Число различных конструкций растет. Все их можно разделить на два основных вида: ♦ глушители, корпус которых закрепляемся непосредственно на дульной части ствола оружия; ♦ глушители, которые полностью или частично охватывают ствол и являют- Пистолет «Эмфибиэн II» с интегрированным глушителем 3 '2 Простейший надульный глушитель: 1 — резиновая мембрана с щелью; 2 — расширительная камера; 3 — соединительная гайка ся, как правило, составной частью оружия. Такие глушители называются интегрированными. Они повышают жесткость и долговечность оружия. Например, пистолет «Эмфибиэн». Рассматривать будем только некоторые конструкции из большой массы глушителей, начиная с простейшего. Простейший глушитель представляет собой цилиндрическую расширительную камору, закрытую спереди резиновой мембраной со щелью. Объем каморы значительно больше объема канала ствола, поэтому газы расширяются в ней, теряют скорость и температуру. Эффективность глушителя увеличивается с увеличением числа таких камор. Недостаток глушителя — быстрый износ резиновых мембран. Разберем легендарный глушитель «Брамит», разработанный братьями Ми- тиными во время войны 1941—1945 гг. и названный в их честь. Глушитель выпускался в колоссальных количествах. Это был глушитель расширительного типа с двумя резиновыми обтюраторами- пробками. В первой камере помещался
228 Вспомогательные механизмы ШММММйММШттш ι *И§ HR РЯ1|||»||Щ»|ИРЦ··^Wj ИИ. ИИ; иРШ Щ*щщ^ xd Ш M&it&t'. Глушитель ПБС Многокамерные глушители (внизу — с эксцентричным расположением камер): 1 — камера; 2 — перегородка отсекатель. Для стравливания газа в стенках камер просверливались два отверстия диаметром около миллиметра. Пороховые газы расширялись в первой камере, теряли давление и медленно стравливались через боковые отверстия. Те газы, которые прорывались вслед за пулей во вторую камеру, расширялись в ней таким же образом. Такой же глушитель, но с большим числом камор, был разработан для револьвера «Наган». Он потребовал замены притуплённой пули на остроконечную, так как тупая пуля из-за резиновых обтюраторов теряла устойчивость. По схожей схеме с глушителем «Бра- мит», но с большим числом расшири- Револьвер «Наган» с глушителем «Брамит» (показан в разрезе) тельных камер, был изготовлен глушитель для автомата Калашникова АК-47 под названием ПБС («Прибор бесшумной стрельбы»), ПБС-1 для АКМ и ПБС- 4 для 5,45-мм автоматов АКСБ-74У В глушителе ПБС-4 отсутствовали резиновые обтюраторы, что позволяло стрелять штатными патронами без снятия глушителя в отличие от ПБС и ПБС, которые стреляли только патронами «УС» с уменьшенной начальной скоростью пули. ПБС снижал силу звука примерно в 20 раз, но живучесть его — только 200 выстрелов. Кратко рассмотрим возможные способы построения преград на пути пороховых газов. Первый способ — это многокамер- ность. Причем, чтобы глушитель не мешал прицеливанию (не экранировал), их размещают эксцентрично. Второй способ — создание всевозможных завихрений и отклонений потоков. За счет использования фигурных перегородок определенного профиля в камерах создаются противотоки и турбулентные завихрения газа. В итоге его молекулы, многократно соударяясь в различных направлениях, гасят энергию друг друга.
Глушители 229 Третий способ — разбиение потока пороховых газов и отражение потока . Четвертый способ — применение теплопоглотителей (алюминиевая стружка и др.). Теплопоглощающие материалы мелкой алюминиевой сеткой или просто стружкой, медной проволокой заполняют камеру или ее часть. Нагревая их, газы охлаждаются активнее. Но эти наполнители сложно очищать от порохового нагара, и их приходится периодически менять. На эффективность глушителя также влияет материал самих перегородок. Например, замена стальных на алюминиевые, более теплопроводные, дает заметное снижение громкости звука. Достоинства глушителей: ♦ кроме уменьшения звука ликвидируют еще и вспышку, т. е. являются пламегасителем; ♦ позволяют использовать штатное оружие; ♦ позволяют использовать стандартные боеприпасы, хотя и с меньшей, иногда, навеской пороха, если начальная скорость пули больше звуковой. Недостатки: ♦ имеют значительные габариты. Как правило, чем эффективнее глушитель, тем больше его размер (длина при заданном диаметре); ♦ заметно меняют балансировку оружия; - ♦ затрудняют прицеливание. Это вынуждает изготавливать эксцентричные глушители; ♦ ведут к потери энергии и эффективности оружия. Из-за этого оружие применяется в основном для поражения близких целей; ♦ имеют низкую надежность. Особенно при использовании эластичных Глушитель с отклонением потока: 1 — внутренняя втулка с отверстиями; 2 — отклоняющие конусу; 3 — алюминиевая стружка-поглотитель; 4 — средняя втулка с перфорацией; 5 — наружная труба с щелевыми отверстиями Глушитель с завихрением потока: 1 — корпус; 2 — завихряющие перегородки Глушитель с отражателем потока: 1 — параболический отражатель; 2 — корпус; 3 — гайка; 4 — ствол Многокамерный глушитель с тепло поглощающим наполнением: 1 — гайка; 2 — проволочная сетка-поглотитель; 3 —межкамерные перегородки; 4 — распорные втулки; 5 — отверстия в стволе мембран. Так, пробка из каучука выдерживает 100 выстрелов; ♦ в автоматическом оружии не устраняют лязг металлических деталей при выстреле.
ГЛАВА XV ПРУЖИНЫ 1. ВИДЫ И НАЗНАЧЕНИЕ ПРУЖИН В стрелковом (особенно автоматическом) оружии пружины получили широкое распространение. Нет ни одного образца современного огнестрельного стрелкового оружия, где не употреблялись бы пружины самого разнообразного устройства и назначения. . Мы рассмотрим только основные группы пружин: возвратные, боевые, пружины выбрасывателей, пружины спусковых механизмов, пружины подавателей (магазинов), буферные. Возвратные пружины служат для аккумулирования механической энергии за счет своего сжатия при отходе подвижных частей в заднее положение, используемой в дальнейшем для возвращения подвижных частей в исходное положение для выстрела, а также для торможения движения частей назад, позволяя избегать слишком сильных ударов и частично смягчать силу отдачи оружия. Возвратные пружины обычно бывают винтовыми цилиндрическими, работающими на сжатие и реже на растяжение. Боевые пружины служат для аккумулирования механической энергии при движении деталей ударного механизма, используемой в дальнейшем для разбития капсюля-воспламенителя с помощью ударного механизма. В качестве боевых пружин используются цилиндрические винтовые пружины, пластинчатые или пластинчатые сложной формы. Пружины выбрасывателей обеспечивают заскок зуба выбрасывателя за закраину гильзы, прижим выбрасывателя к гильзе и ее удержание до момента встречи с отражателем. Эти пружины могут быть пластинчатыми или винтовыми цилиндрическими. Пружины спусковых механизмов служат для возвращения деталей спусковых механизмов в исходное положение за счет саккумулированной механической энергии. Пружины могут быть пластинчатыми, винтовыми цилиндрическими, работающими на сжатие или растяжение, винтовыми цилиндрическими с отростками конечных витков, работающими на скручивание. Пружины подавателей (магазинов) служат для осуществления пода-
Виды и назначение пружин 231 чи патронов в приемник на линию досылки за счет саккумулированной энергии во время снаряжения магазина. Для этой цели используются винтовые цилиндрические или призматические пружины либо плоские пружины сложной формы. Буферные пружины служат для смягчения удара подвижных деталей и иногда для увеличения темпа стрельбы. В качестве буферных, в основном, используются винтовые цилиндрические пружины. По конструктивному оформлению пружины разделяются на четыре вида. Винтовые пружины по форме могут быть: ♦ цилиндрическими; ♦ призматическими; ♦ коническими. В зависимости от сечения витков они бывают: ♦ круглого сечения; ♦ прямоугольного сечения; ♦ канатного сечения (многожильные). Чаще всего применяются винтовые цилиндрические пружины круглого или прямоугольного сечения. Как правило, эти пружины работают на сжатие, реже — на растяжение или кручение. Пружины круглого сечения могут изготовляться из одной или нескольких жил. В этом случае их называют многожильными и обычно используют в качестве возвратно-боевых. Винтовые цилиндрические и призматические пружины применяются в коробчатых магазинах для подачи патронов. Работают они обычно на сжатие. Спиральные пружины бывают прямоугольного или круглого сечения. Применяются в дисковых либо барабанных магазинах для подачи патронов в Винтовые пружины: а — цилиндрическая; б — призматическая; в — коническая Сечения витков винтовых пружин: а — круглое; б — прямоугольное; в — канатное Спиральная пружина тттг Щ Пластинчатые пружины простой (вверху слева) и сложной формы качестве возвратных пружин (пистолет Борхардта) и в других устройствах. Пластинчатые пружины имеют простую и сложную формы. В больший-
232 Пружины Специальные пружины: а — тарельчатая; б — с отогнутыми витками; в — пружинящая деталь стве случаев, как и спиральные, имеют прямоугольное сечение и применяются для выбрасывателей, спусковых механизмов, подающих механизмов, различного рода фиксаторов и в других устройствах. К специальным пружинам относятся тарельчатые пружины, кольцевые пружины трения, пружины с отогнутыми витками различной формы и другие, а также пружинящие детали. Тарельчатые пружины состоят из упругих элементов, имеющих вид усеченного конуса. Они используются в тех Целью расчета пружин в стрелковом оружии является определение размеров пружин, обеспечивающих их достаточную прочность, и характеристик, которые необходимы для работы в заданных условиях. Условия работы пружин характеризуются цикличностью и большими скоростями их нагружений. Однако время их деформации обычно больше периода собственных колебаний витков, поэтому при расчете пружин используются статистические методы с введением соответствующих коэффициентов запаса прочности. При расчете пружин принимаются следующие допущения: случаях, если требуется выдержать большую нагрузку при малой деформации. Применяются в буферных устройствах. Кольцевые пружины трения состоят из набора внутренних и внешних колец с сечением специальной формы. При действии осевых нагрузок внешние кольца растягиваются, а внутренние сжимаются. Силы трения, возникающие между соприкасающимися поверхностями колец, поглощают за цикл нагру- жения значительную долю энергии движущегося тела. Пружины широко применяются в амортизаторах и буферных устройствах. Пружины с отогнутыми витками различной формы используются в механизмах и устройствах оружия для обеспечения их надежного функционирования. Пружинящие детали применяются, как правило, в качестве экстракторов гильз. ♦ при переходе от статической к динамической нагрузке механические свойства материала не меняются; ♦ материал пружин является однородным и изотопным; ♦ деформация пружины линейно зависит от нагрузки. Цилиндрические винтовые пружины Существует несколько методик расчета винтовых пружин [9, 83, 86]. Некоторые из них изложены ниже. 2. РАСЧЕТЫ ПРУЖИН
Расчеты пружин 233 При изготовлении рабочего чертежа на пружину к нему прилагается так называемая диаграмма работы пружины. Она представляет собой зависимость стрелы поджатия от прилагаемого усилия к пружине. Опытами установлено, что усилие пружины с достаточной для практики точностью можно считать прямопро- порциональным стреле поджатия. Диаграмма составляется следующим, образом: в прямоугольной системе координат по оси абсцисс откладывают стрелу поджатия, а по оси ординат — соответствующие усилия. Зависимость получается в виде прямой линии, проходящей через начало координат. На диаграмме указывают значения: /0 — стрелы предварительного поджатия; П0 — усилия предварительного поджатия. Оно необходимо для обеспечения правильности работы подвижных частей в различных условиях; Π — усилия наибольшего рабочего;/— стрелы поджатия, соответствующей Я; Ц^ — наибольшего усилия, необходимого для сжатия пружины до полного соприкосновения витков;^ах — стрелы наибольшего поджатия пружины до полного соприкосновения витков; Η — длину пружины в свободном состоянии. Одной из основных величин, характеризующих пружину, является ее жесткость^ которая представляет собой отношение усилия пружины к соответствующей стреле поджатия Жесткость является постоянной величиной для данной пружины и служит угловым коэффициентом прямой, изображающей зависимость усилий пружины от стрелы прогиба. Жесткость зависит от соотношения между ее конструктивными размерами, материала и термической обработки. Расчет остальных характеристик и параметров ведется по следующим формулам. Усилие рабочего поджатия /о где λ =f-f09 либо П = τ, 16 г ' где τ — касательное напряжение в проволоке ПО Т~ 0,393d ' d — диаметр проволоки; η — число витков; г — средний радиус витка пружины; г > 2,5ί/, а чаще берут г = 3+4d.
234 Пружины D=2r=7kd\k=-: =2,5+5. а Диаметр проволоки d = 3 16Пг Щ ' где Rs — допустимое напряжение на кручение (8000—9500кг/см2). При расчете винтовых цилиндрических пружин средним диаметром пружины обычно задаются, пользуясь отноше- , г нием к = —, которое для нормальных а пружин находится в пределах от 2,5 до 5. При пользовании этим отношением формула предстает в таком виде /16*П Число витков fGd4 64Пг' где G— модуль упругости 2-го рода (750 000 до 850 000 кг/см2). Работа пружины А = г\ f2-ti величина^— в пределах —- < /0 ^ λ. Длина пружины в свободном состоянии Н= nd + d + en+f, о- f где е - — — зазор, оставшийся меж- Ап ду витками при рабочем поджатии. В г1 среднем е = 0,1— ; nd + d— высота d пружины в полностью сжатом состоянии. Общая длина проволоки, из которой навивается пружина L = 2πηι cos α где α — угол подъема, винтовой линии, который при расчетах берется α = 6+9°. Приближенно можно вычислять L « 2пт. Чем меньшее число витков имеет пружина при заданной высоте //, тем больше жесткость и больше угол подъема винтовой линии а. Пример. Положим, что пружина должна дать работу А = 1,8 кгм на длине хода λ = 130 мм. Длина пружины при рабочем поджатии должна быть не больше 180 мм. Найти конструктивные размеры пружины. Пружина работает на сжатие. Задаемся стрелой предварительного поджатая . λ 130 /о = — = — = 65 мм. Подсчитываем стрелу рабочего поджатая: А=А + λ = 65 + 130 = 195 мм. Найдем соотношение между П0 и Πλ: ■ = 3 ]\_Л_195 Пп откуда /о 65 πλ= зп0. По формуле для работы пружины определим П0. Получим 1,8=Πο + 3Π°0,13 = 0,26Π0, откуда
Расчеты пружин 235 По = ОД6 = 6'9кг· Зная усилие предварительного поджатая, определим Πλ: Πλ = 3 · 6,9 = 20,7 кг. Задаваясь величиной к = 4 и принимая Rs =? 85 кг/мм2, определим диаметр проволоки: 16Ы1 λ _ nRc 16-4-20,7 3,14-85 = 2,23 мм. Округляем расчетный диаметр проволоки до d = 2,3 Мм. Вычислим средний радиус пружины по формуле г= Ы= 4-2,3 = 9,2 мм. Принимая G = 8000 кг/мм2, определим число рабочих витков: fxGd4 195-8000-2,34 А0% л = -^ = — = 42 витка. 64·ΠλΓ2 64·20,7·9,22 Принимаем общее число витков η = 44 витка. Определим зазор между витками по формуле ,_Л_. 195 1 и е = —^ = - 1,12 мм. An А-АА Определим длину пружины при рабочем поджатии по формуле Я7 = Я-Д = nd + d + en = = 44 · 2,3 + 2,3 + 1,12 · 44 = 153 мм. Пружина удовлетворяет условию. Для расчета пружин наиболее типичных размеров, применяемых в качестве возвратных пружин, боевых, спусковых и отчасти буферных для автоматического оружия калибров от 6,5 до 13 мм существует специальная номограмма, объединяющая формулы „ nd3 fGd4 П = τ,, и л = - . 8D d 64Пг Теперь рассмотрим методику, изложенную в [86]. В ней для расчета пружин даются следующие рекомендации. Важной характеристикой цилиндрических и призматических пружин с круглым сечением проволоки, работающих на сжатие, растяжение и кручение, является отношение среднего диаметра пружины к диаметру проволоки, называемое индексом пружины (с). При расчете пружин рекомендуется принимать отношение стрелы рабочего поджатая к стреле максимального поджатая не более 0,9, величину максимального зазора между витками при рабочем Расчетные схемы винтовых пружин: а — с круглым сечением проволоки; δ — с прямоугольным сечением проволоки; в — многожильной я, / Г ~нг -\ Js "' h 1 Но t (/* !L ' L -i t
236 Пружины поджатой не менее 0,2 мм на виток. Диаметр контрольного стержня принимается равным 1,04 наружного диаметра. 1. Стрела поджатия пружины nnDxx [см]. kG-d где η — число рабочих витков; DQ — средний диаметр пружины; τ — напряжение в витках, кг/мм2; к — коэффициент концентрации пружины; G— модуль сдвига 2-го рода (в расчетах рекомендуется брать G = 8000 кг/мм2); d — диаметр проволоки. 2. Напряжение в витках τ=- ZkPD( nd3 *■ [кг/мм2] где Ρ — усилие поджатия пружины. 3. Полное число витков пружины щ =п +(1,5 + 2), где η — число рабочих витков пружины (расчетное). 4. Шаг пружины t = H0-I5d где Н0 — высота пружины в свободном состоянии. 5. Высота пружины в свободном состоянии Я0 = η d + d + en + Fx + λ = Ну + F3, где е — зазор между витками пружины е = Н2~Н3 _ F,-F2 _F,-(k + Fx) Н2 — высота пружины в рабочем под- жатии; Н3 — высота пружины при соприкосновении витков; Fx — стрела предварительного поджатия пружины; λ — рабочее поджатие пружины; F3 — стрела поджатия при полном соприкосновении витков. 6. Высота пружины при соприкосновении витков #з =(п + l,5)d. 7. Усилие предварительного поджатия пружины F\G£_2A_ )03~3'λ' где Fx = HQ + Нх — стрела предварительного поджатия пружины. Она дол- λ Рг = жна лежать в пределах <Ft<X Н0 — высота пружины в свободном состоянии; Нх — высота пружины в предварительном поджатии; λ ?= Нх- Н2 — рабочее поджатие пружины; Н2 — высота пружины в рабочем поджатии; А — работа пружины на участке рабочего поджатия пружины. 8. Усилие рабочего поджатия пружины _ РХ(Н0-Н2)_ ЩН0-Н2) _ P/F.+λ) Н0-Н{ F{ F{ 9. Усилие пружины при соприкосновении витков ρ _ ЩНр-Нъ) Н0 -Н2 10. Длина проволоки для пружины L = nx^(nD0)2+t2 Н0 -1,5 d 11. Напряжение при соприкосновении витков жкР3Р0 8</3
Расчеты пружин 237 12. Коэффициент концентрации , 4с-1 0,615 к=——+ _ Ac-Α с ' 13. Число рабочих витков пружины FxGdA 8/>D03 * 14. Стрела поджатия до соприкосновения витков Г=№+Ъ Пример. Исходные данные: работа пружины на участке рабочего поджатия А = 0,65 кгм; рабочее поджатое пружины λ = 136 мм; диаметр контрольной гильзы Z>r = 12 мм. Произвести расчет пружины. Расчет ведут в следующей последовательности. 1. Задаются стрелой предварительного поджатия пружины. Берут Fj = λ= 136 мм. 2. Определяют усилие предварительного поджатия п 2 А 2 0,65 „ „ Я =— т- = =3,2 кг. 1 3 λ 3 0,136 3. Задаются диаметром проволоки: d = 1,2 мм. 4. Определяют наружный диаметр пружины D 12 D=—^ = =11,55 мм. 1,04 1,04 Пояснения: диаметр контрольного стержня в расчетах принимается равным 1,04 наружного диаметра. 5. Определяют средний диаметр пружины D0 = D-d= 11,35- 1,2= 10,35 мм. 6. Определяют число рабочих витков пружины FGd4 136·8000·1,24 _ η = — r-= г- = 79,5 витков. 8/>D03 8·3,2·10,353 7. Определяют полное число витков я, = η + 2 = 79,5 + 2 = 81,5. 8. Определяют высоту пружины при соприкосновении витков. Н3 = (л + 1,5) d = (79,5 + 1,5) 1,2 = 97,2 мм. 9. Определяют усилие пружины при рабочем поджатии />(/?+Д) -3,2(136+136) -А Ρ = = 6,4 кг. Fx 136 10. Принимают усилие максимального поджатия Р2 = 0,85Р3> тогда Ή" 6,4 = 7,55 кг. 0,85 0,85 11. Определяют стрелу поджатия пружины до соприкосновения витков ВД+λ) 7,55(136+136) /г = _^ = = 321 мм. /^ 6,4 12. Определяют высоту пружины в свободном состоянии H0=H3+F3 = 321 + 97,2 = 417 мм. 13. Определяют зазор между витками при рабочем поджатии czz^'F2 = /Γ3-(λ+/Γ1) η η 321-Ц36+136) 79,5 0,49Qvim. 14. Определяют напряжение при соприкосновении витков τ, = 8£Р30) nd*
238 Р3*155кГ Р2*б,Ы0,25кГ Ρ,*Ζ.2±042€κΓ ^κηίηΟ,'Μ»» Рабочий чертеж: винтовой цилиндрической пружины , Ас-1 0,615 где к = —-= +—=— Ac-Α с ё=^=В^ = 8)62. d 1,2 Тогда , 4-8,62-1 0,615 k= +— - 1,17 4-8,62-4 8,62 8-1,17-7,55-10,35 3,14-1,23 = 134 кг/мм. Пружины Расчет винтовых пружин кручения Особенность этих пружин заключается в следующем: ♦ витки пружины прилегают плотно друг к другу; ♦ крайние витки имеют удлиненные концы. Такие пружины рассчитываются на сопротивление изгибу. Для проведения расчетов берут следующие исходные величины: ♦ внутренний диаметр пружины £>,; ♦ высоту пружины при соприкосновении витков //0; ♦ угловую деформацию пружины при предварительном закручивании в градусах ос^; ♦ угловую деформацию пружины при рабочем закручивании в градусах ос°2. Формулы для расчета пружины кручения следующие [86]: 1. Максимально допустимый момент Допускаемое напряжение для d = 1,2 мм равно 144 кг/мм2. Предел не нарушен. 15. Определяют длину проволоки, необходимую для изготовления пружины, Мг = 32 σΗ3 [кгм], где d — диаметр проволоки; σΗ3 τ— напряжение изгиба. L = nx^(nD0f+t2 , где Расчетная схема винтовой пружины кручения H0-l,5d 417-1,5-1,2 / = — = —— = 5,22 мм. η 79,5 Тогда L =81,5^/(3,14-10,35)2 +5,222 = 2690 мм. Результаты расчета пружины оформляют в виде ее рабочего чертежа.
Расчеты пружин 239 2. Угол поворота одного торца пружины при нагрузке 6АЬМЪ а*~ End4 [Радиан]> где L — развернутая длина проволоки рабочих витков; Ε — модуль продольной упругости 1-го рода. 3. Высота пружины при плотной свивке H0 = (n + l)d, где η — число рабочих витков. 4. Средний диаметр пружины D0 = D{ + d. 5. Шаг пружины t_H0-d η 6. Развернутая длина проволоки рабочих витков L = n<J(nD0)2+t2 . 7. Длина проволоки для всей пружины L0=L+LX+ L2, где Lx — длина отростка верхнего витка; L2 — длина отростка нижнего витка. 8. Угловая деформация пружины при максимальном закручивании, в градусах а°з=1,1а°2. 9. Крутящий момент при рабочем закручивании пружины где Μj — крутящий момент при предварительном закручивании пружины. 10. Длина одного витка по среднему диаметру /0 = π А,. 11. Изменение величины при закручивании на угол ос°з 0 360 η 12. Длина одного витка после закручивания пружины на угол ос°3 /03 = /0 + Δ/0. 13. Средний диаметр пружины после закручивания на угол ос°3 D =^2-. π 14. Внутренний диаметр пружины после закручивания на угол а°3 Dn = D0>-d. При расчетах нужно, чтобы размер Z)13 обеспечивал свободное вращение витков пружины на оси. Пластинчатые пружины Пластинчатые пружины применяются в спусковых, ударных и подающих механизмах, выбрасывателях. Пластинчатые пружины могут иметь либо одинаковую толщину и ширину по всей длине, либо переменную ширину по всей длине, либо переменную толщину по всей длине. Мы рассмотрим случай, когда пластинчатая пружина имеет одинаковую толщину и ширину по всей длине. Плоская пружина может быть представлена как обыкновенная балка, один конец которой заделан, а другой свободен.
240 Пружины Пластинчатая пружина, толщина и ширина которой постоянны по всей длине # т. Пластинчатая пружина с переменной шириной Пласгпинчатая пружина с переменной толщиной I Работа пружины А _ 2П21? где Ε — модуль упругости 1-го рода; L — длина пружины; Ъ — ширина пружины; h — высота (толщина) пружины; Π — усилие, приложенное к пружине, bh П= г- 6 L где Rs— допустимое напряжение на кручение. Стрела прогиба f=HL.*L 3 h E * Вес пружины где V— объем пружины; δ — плотность материала пружины V = bh-L. Тогда работа пружины Ϊ8* Ε Пример. Определить наибольшую нагрузку, прогиб и работу плоской пластинчатой пружины, имеющей размеры 6 = 8 мм, Л = 2 мм, / = 80 мм, если допускаемое напряжение Rs = 5000 кг/см2. Модуль упругости Е= 2 200 000 кг/см2. Формула 54 дает: Πλ = 6 Rs _0,8·0,2Ζ 5000 / 6 Точно так же найдется и /: = 3,3 кг. * Л.£АЛ. 3 h Ε 3 82·5000 2200000-0,2 0,5 см. Работа пружины : кгм. 2 2 Вес пружины будет: Q = ЬМЬ = 0,8 - 0,2 · 8 · 7,85 = 10 г. Мы рассмотрели самые ходовые пружины. Для ознакомления с расчетом других пружин рекомендуем курс А. А. Благонравова [8].
Изготовление пружин 241 3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПРУЖИН Винтовые пружины производятся вручную, на токарных станках со специальным приспособлением и на автоматах. Автоматы применяются, главным образом, на крупных заводах, специализирующихся на массовом производстве пружин. Навивка пружин происходит в холодную, и только толстые пружины навиваются в горячем состоянии. Пластинчатые пружины изготовляются из листовой стали и затем подвергаются термической обработке. Основным материалом является сталь (мартеновская, тигельная, электросталь). Доброкачественность пружинной стали характеризуется: ♦ временным сопротивлением разрыву — σΒ; ♦ пределом пропорциональности σρ не менее 50 % от временного сопротивления; ♦ относительным удлинением ε. Проволока для пружин отечественных заводов при содержании углерода от 0,75 до 1 % имеет следующие механические качества: ♦ временное сопротивление σΒ = 130-150 кг/мм2; ♦ предел пропорциональности σρ = = 0,75σΒ; ♦ относительное удлинение ε = 4+6 %. Для пружин сжатия и растяжения, изготавливаемых холодной навивкой, рекомендуется использовать стальную углеродистую пружинную проволоку 1-го класса по ГОСТ 9389—60. Промышленность выпускает ее с размерами диаметра от 0,14 до 8 мм. Для одножильных пружин используется весь диапазон размеров. После изготовления такие пружины подвергаются только отпуску. Для пружин с диаметром проволоки более 3 мм применяются стали 60С2А, 65С2ВА, 60С2ФА. Пружины, изготовленные из этих сталей? подвергаются термообработке в готовом виде и могут работать в интервале температур от —40 до +250 °С Сталь для плоских пружин должна отвечать следующим требованиям: ♦ не иметь малейших трещин на поверхности; ♦ в термически обработанном виде она должна иметь волокнистый излом; ♦ в термически обработанном виде она должна иметь: σΒ= 120 — 140 кг/мм2; σρ = ПО — 120 кг/мм2; ε = 6 — 8 % Термическая обработка для пружин в основном сводится к следующему: отожженную проволоку d= 1,5 — 4,5 мм навивают в холодном состоянии на стальные оправки и вместе с ними отжигают при температуре 750—770° с выдержкой 0,5 часа. Затем следует охлаждение вместе с печью. После отжига навитая проволока снимается с оправок и производится разрезка по длине пружины и отделка ее концов. Далее сформированные пружины помещают в закалочные нефтяные печи или соляные ванны с температурой 790—830°, выдерживают 5—6 минут и закаливают в масле. Отпуск производится последующим нагреванием в соляной или свинцовой ванне с температурой 330—350° с выдержкой 1—1,5 минуты и охлаждением в масле.
242 Пружины Пружины стрелкового оружия подвергаются при приемке статическим и динамическим испытаниям. Статические испытания состоят из длительного сжатия или длительного растяжения до заданной стрелы и из определения силы пружины (взвешивание). К динамическим относится испытание на многократное переменное сжатие или растяжение. Всем видам испытаний подвергаются возвратные и боевые пружины, а иногда также буферные пружины и пружины амортизаторов. Остальные пружины проходят обычно только статические испытания. Кроме того, все пружины подвергаются обмеру.
ГЛАВА XVI ДИНАМИКА АВТОМАТИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ Выше мы говорили об устройстве и работе отдельных деталей и механизмов. Теперь кратко коснемся анализа и оценки оружия в целом, а также вопро- Для обеспечения движения затвора в этих системах необходимо, чтобы давление пороховых газов на дно гиль- сов, связанных с работой систем со свободным затвором и использованием теории ударов при исследовании работы деталей автоматики. зы было больше суммарной силы, оказывающей сопротивление движению затвора назад. Силы, противодейству- 1. ОСНОВНОЕ УРАВНЕН Анализ движения механизмов автоматики под действием заданной силы осуществляется на основе определения законов, характеризующих положение и движение механизмов в любой момент времени. Теоретическое решение этой задачи связано с составлением дифференциальных уравнений движения механизмов с последующим их решением относительно неизвестного кинематического параметра в пределах части или всего цикла автоматики. Таким образом было получено основное уравнение динамики 2. СИСТЕМЫ СО СВС Ε ДИНАМИКИ ОРУЖИЯ , .d2x ld[mup(x)](dx)2 "ρ dt2 2 dx {dt) ,,p где тпр — приведенная масса деталей оружия; Fnp — приведенная приложенная сила; ν — скорость движения деталей; t — время движения деталей; χ — координата движения деталей (путь). Если читатель владеет аппаратом высшей математики и его заинтересует этот вопрос, автор рекомендует обратиться к работе [86]. На уровне средней математики рассмотрим следующий вопрос. ЮДНЫМ ЗАТВОРОМ
244 Динамика автоматического оружия ющие движению затвора назад, следующие: ♦ сила сопротивления пружины, прижимающая затвор к срезу ствола; ♦ сила трения, возникающая между направляющими и затвором; ♦ сила трения гильзы в патроннике, так как затвор без гильзы двигаться не может. Пренебрегая первыми двумя силами (они по сравнению с последней силой невелики), получим условие возможного движения затвора Ρ S > R, где Ρ—давление порохового газа внутри гильзы; S—внутренняя площадь дна гильзы; R — сила трения гильзы в патроннике. Сила трения вычисляется по следующей зависимости R-PfF, где Ρ — давление порохового газа внутри гильзы, /— коэффициент трения; F— площадь гильзы, прилегающая к патроннику. Если допустить, что гильза имеет цилиндрическую форму и равную толщину стенок, тогда площадь гильзы, прилегающая к стенкам патронника, выразится следующим образом F = π rf, /, где dx — наружный диаметр гильзы; / — длина корпуса гильзы. Площадь дна гильзы выражается следующей зависимостью „_nd2 где d — внутренний диаметр гильзы. Тогда условие движения затвора получит вид nd2 P—>Pfndll, отсюда Если же относительная длина гильзы будет превосходить некоторый предел, тогда система работать не будет, так как сила трения гильзы в патроннике будет больше давления, действующего на дно гильзы, что обычно приводит к поперечному разрыву гильз. Кроме того, в системе со свободным затвором может произойти продольный разрыв гильзы, если она до того момента, когда пуля покинет канал ствола, выйдет утонченной частью из патронника. Уменьшение пути затвора за время движения пули по каналу ствола достигается за счет увеличения массы подвижных деталей. Для определения массы подвижных деталей пользуются зависимостью где Q — вес подвижных деталей; q — вес пули; L — длина нарезной части канала ствола; /— путь, проходимый затвором за время движения пули по каналу ствола. Это соотношение справедливо только в том случае, когда не учитывается сила трения деталей и сила сопротивления пружины. Здесь вес подвижной системы будет определен с некоторым увеличением. Пример. Определить вес затвора пистолета при следующих исходных данных: вес пули q = 6 г; длина нарез-
Удары деталей механизмов 245 ной части ствола L = 100 мм; путь затвора до вылета пули = 2 мм. Решение: Q = <7·/_6·100 Более глубокий и подробный анализ системы со свободным затвором с использованием аппарата высшей математики приведен в [86]. 300 г 3. УДАРЫ ДЕТАЛЕЙ МЕХАНИЗМОВ Ударное взаимодействие деталей и механизмов является одной из характерных особенностей функционирования автоматического оружия. Удары эти отличаются широкой разновидностью (прямые, косые, скользящие и др.), высоким темпом их повторяемости и кратковременным приложением к деталям весьма больших сил, приводящих к резким изменениям скоростей деталей за весьма малый промежуток времени. Эти мгновенные силы могут быть как задаваемые, так и реакции мгновенно налагаемых связей. Действие мгновенной связи принято измерять ее импульсом (ударным импульсом), определяющим количества движения деталей ударной системы. В процессе удара могут участвовать две и более деталей. Различают упругие и неупругие удары. Упругим ударом называется удар, при котором за мгновенным приложением связей следует мгновенное их снятие. Неупругим ударом называется удар, при котором мгновенно наложенные связи сохраняются. Здесь интересны два вопроса: ♦ определение прочностных размеров деталей механизмов, подвергающихся ударным нагрузкам; ♦ определение движения деталей механизмов при наличии ударов. Для того чтобы определить время удара, пользуются методом Герца, суть которого заключается в том, что соударяющиеся две детали приводят к форме шаров, имеющих ту же массу. τ = 2,9432 (тгН- где т. -т7 . 4 т=—*—— λ=" щ+т2 П'Г, 3 ν у /", + г2 Ει Ε2 r\->ri — радиус кривизны соударяющихся шаров; т19 т2 — массы шаров; μ, μ2— коэффициенты Пуассона; ν0 — скорость сближения деталей перед ударом; Еь Е2 — модули упругости деталей на растяжение. Период собственных колебаний соударяющихся деталей _ 2L где L — наибольшаяиз длин соударяю- _ Ρ щихся деталей; у~д/ —скорость распространения волн деформации сжатия (разжатия), ρ - массовая плотность материала. Опытом установлено, что отношение относительных скоростей ударяю-
246 Динамика автоматического оружия Τ *'('*<< я*и* А МА ν; νΛ Прямой удар двух тел, совершающих прямолинейное поступательное движение щихся деталей до и после удара зависит главным образом от материала этих деталей и может быть выражено следующей формулой Ь = при Vx > V2 , νχ -ν2 где νj и ν2 — скорости деталей до удара; ν/ и ν2' — скорости деталей после удара. Коэффициент Ьу зависящий от материала ударяющихся деталей, называется коэффициентом восстановления. По существу коэффициент Ъ представляет собой потерянную при ударе кинетическую энергию и его значение измеряется от 0 до 1. Значение h = 1 соответствует абсолютно упругому удару, Ъ = 0 — абсолютно неупругому удару, когда в результате удара соударяющиеся детали конструктивно сцепляются и не могут разъединится. Для соударяющихся деталей существуют математические зависимости для различных видов ударов, полученные на основе метода приведенных масс [86] и метода, когда массы выступают в своей ипостаси. Рассмотрим вначале полученные по второму способу на примере прямого удара двух деталей. Прямой удар двух деталей Прямой удар двух деталей наиболее часто наблюдается в случаях прямолинейного и поступательного движения деталей в одном направлении и реже — при комбинации поступательного движения одной детали и вращательного другой. Для случая прямого удара двух деталей, совершающих прямолинейное поступательное движение при условии, что детали А и В движутся одновременно (см. рисунок) существуют зависимости: ι. mava+mbvb = mav; + mbv* где МА и Мв—массы соударяющихся деталей; VAwVB — скорости деталей А и В до удара; V'A и VB — скорости деталей А и В после удара. 2. 3. 4. ^=^1приУА>Ув VA VB K = vA- v'B = v,- (VA-VB)(l + b) MB <Уа-УвУ\+Ь) 1 + —S- 5. Общая скорость ΜΔνΛ+ΜΒν, 1/ — ."* Αν Α ι ΙΎί ΒΎ Β VAB ~ ΜΑ+ΜΒ 6. Ударный импульс r_MAMB(b+l)(VA-VB) мА+мв 7. Потеря кинетической энергии 2 **-(ΐ-*χνλ. , ΜΒ νΒΫ При Ъ = О скорости деталей А и В после удара равны (VA= VB). При Ъ = 1 получаем:
Удары деталей механизмов 247 — β N ; ι I 1</у^ //, i/;itt//ffifii ___,.. , Ι Β ZJu Τ/ f > .' / ' > ' > * > > > > > 7*r Удар вращающейся детали по детали с поступательным v движением VB'-VA' = -(VB-VA)uAE = 0. Это свидетельствует о сохранении равенства абсолютных значений относительных скоростей деталей А и В до и после удара, об изменении знака относительной скорости, о равенстве абсолютных значений приращений скорости этих деталей в результате удара и о практически отсутствующей потере кинетической энергии при ударе. Полученные формулы также применимы для случая удара вращающейся детали по детали с поступательным движением. Косой удар Непрямой, или косой, удар двух деталей оружия наблюдается при взаимодействии деталей, совершающих в плоскости поступательное или вращательное движение в одном или разных направлениях, а также при ударе о деталь, которая вращается относительно неподвижной оси. Рассмотрим случай удара двух деталей А и В, совершающих плоско-вращательное движение соответственно вокруг осей Оа и Ов. В отличие от прямого удара при косом ударе линия удара N—N откло- Удар двух звеньев, вращающихся вокруг неподвижных осей и его идеализированная схема (внизу) нена и непараллельна нормали к элементарной поверхности соударения, вследствие чего детали испытывают мгновенное приложение к ним поворотных моментов и реакций опор и связей. Реальную схему можно заменить идеализированной, заменив детали Л и В замещающими их приведенными массами тА и тв, полученными по зависимости J /II = — , г
248 Динамика автоматического оружия где J— момент инерции вращения; г — радиус. В результате удара деталей произойдет изменение количеств их движения, равное импульсу силы удара /. Расчетные формулы: 1. Для изменения количества движения обоих деталей &л тл (Уа —У'д^^л h cos α RBmB(V'B— VB) = RBIBcos^ где RA, RB — радиусы удара деталей А и В; Vfi VB — скорости точек, принадлежащих деталям А и В до удара; V* Vg — скорости после удара; 1А> 1В — импульсы удара. Импульсы, действующие на обе детали, одинаковы 2. Передаточное число от точки В к точке А . _ cos α _ VB 3. Коэффициент восстановления L_ ν^οο5β-νΛοο5α ν^οοΒα-ν^οοΒβ 4. Значение скоростей после удара <Уа--Ув)(\+Ъ) vA=vA- 1 + тА i2 т» Ув=Ув + (iVA-VBHl+b) , ι2 mR 1 + B- Ударное взаимодействие одной детали с несколькими деталями Такой случай, когда детали кинематически не связаны друг с другом, встречается в механизмах закрывания (открывания) стволов, отпирания (запирания) затворов, подачи лент по мере включения их в работу при движении ведущей детали автоматики. Этот случай может привести к схеме двойного косого удара. Характеристики движения деталей в результате такого удара в значительной степени определяются одновременностью или разновременностью приложения к деталям ударного импульса основной детали. Случай приложения ударного импульса основной деталью одновременно к двум и более деталям с одинаковым передаточным числом / и равным коэффициентом восстановления Ъ упрощенно может рассматриваться как удар двух деталей, замещающие массы которых тА и тв, равны сумме замещающих масс «ведомых» деталей. При различном значении передаточных чисел ia Φ ib и коэффициента вос- Схема удара одной детали с несколькими деталями la ^^0» ^kJI С^Ч' ^г (jk* ' ^\ЛЛ\ ""·'.::■■ При соударении стальных деталей обычно Ъ ~ 0,4. Его таким и берут при расчетах. гУ шоъ
Удары деталей механизмов 249 Замена трехдешального удара (а) затвора (I), гильзы (2) и короба (3) двумя двухдешальными: б — затвора о гильзу; в — гильзы о короб flt'tf \ становления ЬА Φ bB анализ ударного взаимодействия усложняется. Пример. Определить изменение скорости при ударе подвижных деталей о жесткий отражатель подвижного короба оружия при следующих исходных данных: масса короба тк = 0,35 кг cVm; масса подвижных деталей тт = 0,0537 кгс2/м; крутящий момент J2 = 0,02 · 10° кг-см-с2; радиус г2 = 1 см; скорость подвижных деталей Уш = 192 м/с; скорость движения короба VK = 0; коэффициент восстановления Ъ = 0. Решение. При отражении гильзы из подвижного короба имеет место трехдетальный удар. Представим его в виде совокупности двух двухде- тальных ударов, следующих друг за другом: ♦ удар подвижных деталей о внезапно остановленную отражателем гильзу; ♦ удар гильзы об отражатель короба. Расчет изменения скоростей движения соударяемых деталей проводят применительно к этим ударам. 1. Определяют замещаемую массу гильзы тг. 0,019640" I2 = 0,0196 · Ю-2 кг-с2/см = 0,00196кгс2/м. 2. Принимая VK = 0 и / = 1, определяют скорость подвижных деталей после удара о гильзу (i+*)(vM-VKi) ν' =ν — г ид r пд 1 + -5S- 1
250 Динамика автоматического оружия = 7,25- 7,25 1 + 0,0537 • = 6,9860м/с. 0,00196 Отсюда К = / К = 1 fi ' 6,986 = 6,986 м/с. 3. Определяют угловую скорость вращения гильзы Vr" 6,986 ω_ = -^ = = 698,6 1/с. г г, 0,01 4. Определяют скорость короба после удара гильзы об отражатель У_г ,(ΐ+6)(νΓ-νκ)_ 1 + Л1„ 6,986 0,35 * 0,00196 = 0,0389Qvi/c.
ЛИТЕРАТУРА 1. Александров Ε. В., Соколинский В. Б. Прикладная теория и расчеты ударных систем. М.: Наука, 1969. 2. Алексеев О., Михайлов Φ. ΤΤ, Макаров, ПСМ. М., 1997. 3. Алферов В. М. Конструкция и расчет автоматического оружия. М., 1977. 4. Альбертин Α., Башарин А. Основы устройства материальной части стрелкового оружия военных образцов. М., 1936. 5. Ананьев И. Н. Основы устройства прицелов. М.: Воениздат, 1947. 6. Анурьев В. И. Справочник конструктора машиностроителя. М.: Машиностроение, 1973. 7. Башу ев Г. С и др. Инженерные методы исследования ударных процессов. М.: Машиностроение, 1969. 8. Благонравов А. А. Исследование пулемета с отводом пороховых газов. Известия Артиллерийской академии РККА, №5, 1933. · 9. Благонравов А. А. Основы проектирования автоматического оружия. М.: Оборонгиз, 1940. 10. Благонравов А. А. Материальная часть стрелкового оружия. М.: Оборонгиз, 1945. И. Блюм Р. Самозарядная винтовка обр. 1940 г. М., 1941. 12. Блюм Μ. Μ, Шишкин И. Б. Охотничье ружье. М., 1994. 13. Богданов К Р. и др. Основы устройства стрелкового оружия. М.: Воениздат, 1953. 14. Богданов И. Р. Кириллов В: М. Основы устройства стрелкового оружия. Л.,1957. 15. Болотин А. И. История советского стрелкового оружия и патронов. СПб., 1995. 16. Борисенко А. Я. Газовая динамика двигателей. М.: Оборонгиз, 1962. 17. Бравин Е. Л. и др. Стрелково-пушеч- ное вооружение самолетов. М.: Оборонгиз, 1940. 18. Бравин Е. Л. Расчеты автоматики и определение темпа стрельбы. М., 1939. 19. Вейн В. Л. Динамика машинных агрегатов. Л.: Машиностроение, 1969. 20. Венцель Д. И. Внутренняя баллистика. М., 1948. 21. Вилинов Л. И. Основания устройства и эксплуатации стрелкового оружия и гранатометов. М.: Воениздат, 1978 . 22. Воробьев П. И. Пироксилин и бездымный порох. М., 1940 . 23. Глушинский С. В. и др. Основы устройства стрелкового оружия. М., 1961. 24. Годиенко Н. И. Теория й расчет артиллерийских орудий. Пенза, 1967. 25. Горов Э. А. Основы проектирования автоматического оружия. М.,1954.
152 Литература 26. Горов Э. А. Основы проектирования автоматического оружия. М., 1955. 27. Горов Э. А. Некоторые вопросы анализа и синтеза механизмов автоматического оружия. М., 1946. 28. Горов Э.А., Гнатовский Н.И. Основы устройства автоматического оружия. Пенза, 1960. 29. Гуревич М. В. Боеприпасы стрелкового оружия и малокалиберных пушек. М, 1944. 30. Девятьяров Д. К. Расчет газоотводных устройств. Пенза, 1971. 31. Дмитриевский А. А. Внешняя баллистика. М, 1979. 32. Дроздов Η. Φ., Угольников И. А. Специальный способ решения основной задачи внутренней баллистики. Л., 1929. 33. Дроздов Η. Φ. Проектирование орудий. Л., 1922 . 34. Жук А. Револьверы и пистолеты. М, 1983. 35. Жук А. Энциклопедия стрелкового оружия. М, 1997: 36. Жук А. Современные пистолеты и револьверы. М., 1998. 37. Калашников М. Т. Записки конструктора-оружейника. М, 1992. 38. Карзонов Л. К, Киселев А. И. Азбука изобретательства. М, 1976. 39. Кириллов В. М. Краткая терминология стрелкового оружия. Пенза, 1970. 40. Кириллов В. М. и др. Конструкция стрелкового оружия. Пенза, 1972. 41. Кириллов Я М. Основы устройства и проектирования стрелкового оружия. Пенза, 1963. 42. Кириллов В.М., Меньшов Н.П. Основы устройства и проектирования пуль патронов стрелкового оружия. М., 1955. 43. Кириллов В. М. Материальная часть стрелкового оружия. Пенза, 1959. 44. Кулагин В. И. Таблицы для расчета боковых газоотводных двигателей. Ижмехинститут, 1969. 45. Кулагин В. К, Лапшина С И. Определение термодинамических и физических констант пороховых газов. Ижмехинститут, 1972. 46. Малое А. Производство патронов стрелкового оружия. М, 1947. 47. Мамонтов М. А. Некоторые случаи течения газа. М.: Оборонгиз, 1951. 48. Мамонтов М. А. Теоретические основы методики проектирования боковых газоотводных двигателей автоматики. Труды ТМИ Вып. 8А, 1959. 49. Маркевич В. Е. Ручное огнестрельное оружие. СПб.—М., 1996. 50. Меньшов К Г. Расчет веса, положения центра тяжести и момента инерции пуль. М., 1946. 51. Мураховский В. К, Федосеев С Л Оружие пехоты. М., 1992. 52. Мураховский В. К, Федосеев С Л. Оружие пехоты. М., 1997. 53. Мураховский В. #., Слуцкий Е. А. Оружие специального назначения М., 1995. 54. Рихтер А: А. Логика конструкторской работы., М., 1974. 55. Слуховицкий В. Е. Баллистическое проектирование. М. 1945. 56. Слуховицкий В. Е. Внешняя баллистика. М., 1947 . 57. Трифонов В. Н. Охотничьи боеприпасы. Минск, 1996. 58. Федоров В. Г. Основы устройства автоматического оружия. М., 1931 . 59. Федоров В. Г. Эволюция стрелкового оружия. Ч. 1—2. М., 1938—1939. 60. Федосеев С Л. Все о пистолете. Μ., 1998. 61. Янчук А. М. Справочные баллистические и конструктивные данные образцов стрелкового оружия. Л., 1935. 62. Янчук А. А. Справочные баллистические и конструктивные данные образцов стрелкового оружия. Л., 1943. 63. Автомат Федорова М., 1923. 64. Артиллерийское вооружение. Основы устройства и конструирования. М.: Машиностроение, 1975.
Литература 253 65. Журнал «Оружейный двор», 1994— 1998. 66. Журнал «Оружие», 1995—1999. 67. Журнал «Ружье». Оружие и амуниция, 1997—1998. 68. Журнал «Ружье. Российский оружейный журнал ружье», 1995—1999. 69. Журнал «Мастер-ружье», 1996—1999. 70. История винтовки. Энциклопедия техники/Серия «Стрелковое оружие». Вып. 2, 1993. 71. Логика научного поиска. Ч. I и И. Свер- дловск,1977. 72. Наставление по стрелковому делу. 9- мм автоматический пистолет Стечки- на(АПС). М., 1960. 73. Наставление по стрелковому делу. Винтовка обр. 1891/30 гг. и карабины обр. 1938 г. и 1944 г. М, 1946. 74. Наставление по стрелковому делу. Автомат (пистолет-пулемет) обр. 1943 г. конструкции Судаева А. П. М., 1955. 75. Наставление по стрелковому делу. Автомат (пистолет-пулемет) обр. 1941 г. конструктора Шпагина Г. С. М., 1955. 76. Наставление по стрелковому делу. Пистолет-пулемет обр. 1940 г. Красноярск, 1942. 77. Наставление по стрелковому делу. 7,62-мм автомат Калашникова. М., 1968. 78. Наставление по стрелковому делу. 7,62-мм самозарядный карабин Симонова (СКС). М., 1976. 79. Наставление по стрелковому делу. 7,62 мм ручной пулемет Дегтярева (ДП). М., 1941. 80. Наставление по стрелковому делу. 14,5-мм крупнокалиберный пулемет Владимирова (КВПТ). М, 1992. 81. Наставление по стрелковому делу. Револьвер обр. 1895 г. и пистолет обр. 1933 г. М., 1948. 82. Наставление по стрелковому делу. Основы стрельбы из стрелкового оружия. М., 1952. 83. Основы устройства стрелкового оружия/Под ред. В. Н. Зайцева. М., 1953. 84. Пистолеты и револьверы. Энциклопедия техники/Серия «Стрелковое оружие». Вып. 1, 1992. 85. Ручные пулеметы армий стран—участниц Второй мировой войны. Ч. 1. Рига, 1997. 86. Теория и расчет автоматического оружия. Пенза, 1979. 87. 9-мм пистолет Макарова. Краткое руководство службы. М., 1959.
ОГЛАВЛЕНИЕ От автора 3 Глава I Рождение новой конструкции оружия 1. Логика создания оружия 4 2. Алгоритм разработки модели оружия 7 3. От схемы до оружия 12 4. М. Т. Калашников о работе конструктора- оружейника 14 Глава II Пороха 1. Краткие сведения о взрывчатых веществах ..18 2. Дымные пороха 19 3. Бездымные пороха 20 Формы зерен пороха 21 Поверхности горения пороха 24 Глава III Баллистика 1. Внутренняя баллистика 28 Понятие выстрела 28 Кривые давления и скорости 29 Периоды выстрела 30 Расчет кривых давлений и скорости 33 Факторы, влияющие на баллистические кривые 37 Отдача оружия 42 2. Внешняя баллистика 43 Основные определения j 43 Полет пули в воздухе 45 Основные свойства траектории 47 Таблицы стрельбы 47 Общие выводы 47 Рассеивание пуль при стрельбе 48 Глава IV Боеприпасы 1. Общая часть 52 2. Требования к боевым патронам 54 3. Устройство боевого патрона 55 Пуля 55 Гильзы 59 Пороховой заряд 64 Капсюли 65 4. Способы фиксации патрона в патроннике... 66 5. Патроны кольцевого воспламенения 67 6. Отечественные боеприпасы 67 Обозначение типов патронов 67 Револьверный патрон «Наган» 68 7,63-мм патрон «Маузер» и 7,62-мм патрон ТТ 68 9-мм патроны ПМ и ПММ 70 9-мм патрон А. Юрьева 71 5,45-мм патрон ПСМ 71 Патрон 9 χ 19 мм «Парабеллум» 72 9-мм патрон «Браунинг короткий» 72 7,62 χ 54R патроны к винтоэке Мосина ...73 7,62 χ 39 мм промежуточный патрон 73 5,45 χ 39 мм патрон М-74 74 Глава V Основные свойства стрелкового оружия 1. Общая часть 75 Боевые свойства 75 2. Конструктивные свойства оружия 81 3. Служебно-эксплуатационные свойства.... 82 4. Производственно-экономические свойства 82
Оглавление Глава VI Стволы 1. Назначение и устройство ствола 84 2. Калибр и длина ствола 90 3. Расчет ствола 92 4. Изготовление стволов 96 Металл для изготовления стволов и требования к нему 96 Изготовление нарезных стволов 97 Глава VII Механизмы запирания и отпирания канала ствола 1. Основные понятия и требования 99 2. Типы затворов 101 Скользящие затворы 101 Качающиеся затворы 103 Клиновые затворы 103 3. Способы запирания и отпирания канала ствола 104 Инерционные затворы 104 Клиновое запирание 105 Запирание перекосом затвора 106 Запирание боевыми упорами 107 Запирание поворотом затвора, или боевой личинки 107 Рычажное запирание 109 Кривошинно-шатунное запирание ПО Запирание с помощью роликов 111 Запирание перекосом ствола 112 Запирание пороховыми газами 112 Запирание свободным затвором 113 Запирание свободным стволом 114 Запирание с помощью вращающегося ствола 114 Запирание с помощью защелки (личинки) 116 Запирание с помощью наклонного движения затвора 116 Запирание при длинном ходе ствола назад 117 4. Соединение ствола со ствольной коробкой 117 5. Расчет узла запирания 119 Основные положения 119 Определение размеров деталей запирающего механизма 121 Значение зазора между передней плоскостью затвора и дном гильзы.... 124 Глава VIII Механизмы открывания и закрывания канала ствола 1. Назначение и виды 128 Механизм с качающимся затвором 129 Механизм с клиновым затвором 129 Механизм с вращающимся (крановым) затвором 129 2. Механизмы автоматического оружия 130 Механизм со свободным затвором 130 Механизм со скользящим затвором 130 Механизм со свободным стволом 131 Механизм с полусвободным затвором (коротким ходом ствола) 132 Механизм с длинным ходом ствола 133 Оружие с отводом пороховых газов 134 Глава IX Механизмы подачи патронов 1. Назначение и требования 141 2. Магазинная подача 143 Подача из коробчатого магазина 144 Подача из дискового магазина 147 Подача из барабанного магазина 148 Расчет своевременности подачи патронов в магазине 149 Магазины нетрадиционных конструкций 151 3. Ленточная подача 152 Назначение и требования 152 Механизмы подачи лент и требования к ним 154 4. Механизмы подачи патронов впатронник 155 5. Длина хода затвора 159 Глава X Ударно-спусковые механизмы 1. Ударные механизмы 161 Боек 161 Ударниковые ударные механизмы 164 Курковой ударный механизм 168 2. Спусковые механизмы 171 Спусковые механизмы для ведения непрерывного огня 172 Спусковые механизмы для ведения одиночной стрельбы 174 Спусковые механизмы для ведения непрерывного и одиночного огня 175 Расчет спусковых механизмов 180
256 Оглавление Глава XI Механизмы удаления гильз (патронов) 1. Назначение, состав, требования и условия работы 182 2. Типы выбрасывателей 183 3. Типы отражателей 187 4. Расчет механизма удаления гильз 189 Глава XII Прицельные приспособления 1. Назначение и требования 193 2. Конструкции прицельных приспособлений 194 Откидные прицелы 194 Рамочные прицелы 195 Ступенчато-рамочные прицелы 195 Стоечные прицелы 196 Секторные прицелы 196 Постоянные прицелы 197 Барабанные прицелы 197 Диоптрические прицелы 198 Формы прицельных прорезей и мушек ..199 3. Расчеты прицелов 200 4. Недостатки механических прицелов 203 Глава XIII Предохранители и ложи 1. Предохранители от выстрела при незапертом затворе 204 2. Предохранители от случайного выстрела 206 3. Ложи .' 209 Глава XIV Вспомогательные механизмы 1. Поглотители отдачи 215 2. Дульные тормоза 220 3. Пламегасители 225 4. Глушители 226 Глава XV Пружины 1. Виды и назначение пружин 230 2. Расчеты пружин 232 Цилиндрические винтовые пружины .... 232 Расчет винтовых пружин кручения 238 Пластинчатые пружины 239 3. Изготовление пружин 241 Глава XVI Динамика автоматического оружия 1. Основное уравнение динамики оружия.. 243 2. Системы со свободным затвором 243 3. Удары деталей механизмов 245 Прямой удар двух деталей 246 Косой удар 247 Ударное взаимодействие одной детали с несколькими деталями 248 Литература 251
ν -? -1 ■ί . , Ι: ι; ΐι ι ^^irtTiilF^llttlifil'ftfifH'l-irifniiirW'liBriliT- ^irfl^rTfipiirilimiYTilgHrariFlfftBlirjtfirffiirtfPminrit ^iifWrffliiWhgri'Taii'iayrifBmitfiFr! 4'%Щ1,'1?'Γ" -ΙΙΙΊίΐφriiriHT^iriiWfiVlii 9785891»731950 .зкь igg,.