Использование энергии пороховых газов для работы автоматического оружия кратко

Обновлено: 08.07.2024

Действие автоматики основано на использовании отвода газов из канала ствола в газовую камеру через газоотводное отверстие в стенке неподвижного ствола. После прохода пулей газоотводного отверстия часть газов поступает в газовую камеру и приводит в движение поршень, связанный посредством штока с затворной рамой. Перемещаясь назад, затворная рама отпирает затвор и отбрасывает его в заднее положение.

Выделяют два основных варианта:
Длинный ход поршня — ход поршня равен ходу затворной рамы. Например Автомат Калашникова.
Короткий ход поршня — ход поршня меньше хода затворной рамы. Например снайперская винтовка СВД.

В широко распространённом автомате М16 используется оригинальная схема, когда пороховые газы по длинной газоотводной трубке воздействуют непосредственно на затворную раму. Газовый поршень как отдельная деталь отсутствует.

Функция автоматики стрелкового оружия заключается в приведения его после производства выстрела в непосредственную готовность к последующему выстрелу без проведения стрелком каких-либо специальных действий. Данная готовность обеспечивается автоматическим извлечением гильзы, досыланием очередного патрона в патронник и постановкой курка на боевой взвод, после чего нажатие на спусковой крючок приведет к производству выстрела.

Существуют различные варианты использования энергии пороховых газов для обеспечения работы автоматики стрелкового оружия, обусловливающиеся его конструктивными особенностями. Наиболее распространенными являются варианты, основанные:

- на использовании отдачи свободного затвора;

- на использовании энергии отдачи при коротком ходе ствола;

- на использовании энергии пороховых газов, отводимых из канала ствола к газовому поршню.

Ниже рассмотрим особенности работы автоматики, свойственные данным вариантам использования энергии пороховых газов:

1. Использование отдачи свободного затвора

В конструкции огнестрельного оружия, работа автоматики которого основана на использовании отдачи свободного затвора (см. рис. 2), затвор (1) свободно перемещается из переднего положения в заднее и обратно. При этом в крайнем переднем положении он удерживается под действием возвратной пружины (2).

При производстве выстрела давление пороховых газов, оказываемое на дно гильзы, отбрасывает затвор в крайнее заднее положение. Отходя назад, он выбрасывает стреляную гильзу и ставит курок на боевой взвод. Возвратная пружина при этом сжимается. После того, как пуля покидает канал ствола, давление в нем резко снижается. Под действием возвратной пружины затвор возвращается в крайнее переднее положение. Продвигаясь вперед, он извлекает из магазина очередной патрон и досылает его в патронник. По возвращении затвора в крайнее переднее положение оружие готово к следующему выстрелу.

Рис. 2. Принципиальная схема конструкции огнестрельного оружия, работа автоматики которого основана на использовании отдачи свободного затвора: 1 - затвор; 2 - возвратная пружина

2. Использование энергии отдачи при коротком ходе ствола

В конструкции огнестрельного оружия, работа автоматики которого основана на использовании отдачи при коротком ходе ствола (см. рис. 3а), ствол (1) и затвор (2) жестко сцеплены между собой с помощью запирающего устройства (3). Под действием возвратной пружины (4) затвор находится в крайнем переднем положении.

При выстреле (см. рис. 3б) ствол и затвор под воздействием давления пороховых газов на дно гильзы отходят назад. Поскольку вместе они обладают значительной массой, их отход происходит относительно замедленно. После начала отхода подвижных частей запирающее устройство, взаимодействуя с неподвижным корпусом, выключается и освобождает затвор. Ствол после короткого отхода останавливается, а затвор продолжает движение. Он выбрасывает стреляную гильзу и ставит курок на боевой взвод. После покидания пулей канала ствола и снижения в нем давления затвор под действием возвратной пружины возвращается в крайнее переднее положение, извлекая из магазина очередной патрон и досылая его в патронник. По возвращении в крайнее переднее положение затвор вновь жестко сцепляется со стволом запирающим устройством. При этом оружие готово к следующему выстрелу.

Рис. 3. Принципиальная схема конструкции огнестрельного оружия, работа автоматики которого основана на использовании отдачи при коротком ходе ствола: 1 - ствол; 2 - затвор;

3 - запирающее устройство; 4 - возвратная пружина

3. Использование э98нергии пороховых газов, отводимых из канала ствола к газовому поршню В конструкции огнестрельного оружия, работа автоматики которого основана на использовании энергии пороховых газов, отводимых из канала ствола (см. рис. 4а), предусмотрена затворная рама (1), в которой фиксируется затвор, и вместе с которой он перемещается из переднего положения в заднее и обратно. При этом в крайнем переднем положении затворная рама вместе с затвором удерживаются под действием возвратного механизма (2).

В конструкции оружия с данным принципом работы автоматики предусмотрены газовая трубка (3), газоотводное отверстие (4), соединяющее с ней ствол (5) и газовый поршень (6), размещенный в газовой трубке и, определенным образом, связанный или соединенный с затворной рамой.

При производстве выстрела часть пороховых газов, следующих за продвигающейся вперед пулей, устремляется через газоотводное отверстие в газовую камеру, давит на переднюю стенку газового поршня и отбрасывает поршень и затворную раму с затвором в крайнее заднее положение (см. рис. 4б). Отходя назад, затвор выбрасывает стреляную гильзу и ставит курок на боевой взвод. Пружина возвратного механизма при этом сжимается. После того, как пуля покидает канал ствола, давление в нем резко снижается. Под действием пружины возвратного механизма затворная рама с затвором возвращаются в крайнее переднее положение.

Продвигаясь вперед, затвор извлекает из магазина очередной патрон и досылает его в патронник. По возвращении затворной рамы с затвором в крайнее переднее положение оружие готово к следующему выстрелу.

Рис. 4. Принципиальная схема конструкции огнестрельного оружия, автоматика работы которого основана на использовании энергии пороховых газов, отводимых из канала ствола к газовому поршню:

1 - затворная рама с затвором; 2 - возвратный механизм;

3 - газовая трубка; 4 - газоотводное отверстие; 5 - ствол; 6 - газовый поршень

Работа автоматики, основанная на использовании энергии пороховых газов, отводимых из канала ствола к газовому поршню, применяется в более мощных видах стрелкового оружия в таких, как автомат Калашникова и снайперская винтовка Драгунова.

В видах стрелкового оружия, имеющих функции стрельбы очередями, при ее использовании особенности функционирования автоматики не отличаются от работы при стрельбе одиночными выстрелами. В данном режиме работы курок после каждого произведенного выстрела при нажатом положении спускового крючка в момент, когда очередной патрон дослан в патронник, автоматически срывается с боевого взвода и обеспечивает производство следующего выстрела.

Отдача оружия и образование угла вылета

Газы, образующиеся и расширяющиеся при сгорании порохового заряда, с одинаковой силой давят на всю поверхность занимаемого ими объема. Давление на противоположные стенки канала ствола уравновешивает друг друга. Давление на пулю инициирует ее продвижение вперед, давление на дно гильзы передается затвору и всему оружию. Это давление приводит оружие в движение в направлении, противоположном направлению движения пули.

Движение оружия назад во время выстрела называется отдачей. Она ощущается в виде толчка в плечо или руку.

Действие отдачи оружия характеризуется скоростью и энергией, которой оно обладает при движении назад. В соответствии с закономерностями механики одна и та же сила, действующая на различные предметы, придает им скорость обратно пропорциональную их массе.

Пороховые газы, образующиеся при сгорании порохового заряда, как бы отбрасывают в разные стороны пулю и оружие.

Если несколько упростить совокупность явлений, происходящих в оружии при выстреле, то можно допустить, что скорость отдачи оружия при выстреле меньше начальной скорости пули во столько раз, во сколько масса пули меньше массы оружия.

Данное соотношение можно выразить формулой:

где: M - масса оружия, m - масса пули, и - скорость пули, V - скорость отдачи.

В соответствии с данным соотношением скорость отдачи будет определяться по формуле:

Таким образом, скорость отдачи зависит от массы оружия, начальной скорости пули и ее массы. В соответствии с данной формулой для пистолета Макарова она будет составлять 2,4 - 2,6 м/с, для автоматического пистолета Стечкина - 1,7 - 2,0 м/с, для пистолета Тульской системы Токарева - 2,5 - 2,7 м/с.

Сила, формирующая отдачу, и реакция, возникающая вследствие упора оружия в плечо или запястье стреляющего, направлены в противоположные стороны и находятся не на одной прямой. Они формируют собой пару сил, сообщающую оружию вращательное движение (см. рис. 5).

В связи с тем, что центр тяжести оружия, как и точка упора его в плечо (для винтовки и автомата) либо в основание кисти (для пистолета и револьвера) лежит ниже оси ствола, вдоль которой действует отдача, оружие при выстреле вращается стволом вверх (см. рис. 6). При этом, величина вращения ствола оружия напрямую зависит от величины плеча рассмотренной нами пары сил.

Рис. 5. Направления сил отдачи и реакции при выстреле

Большая часть подброса ствола вверх происходит после того, как пуля покинула канал ствола и находится в воздухе, но начинается подброс, когда пуля еще движется по стволу.

При выстреле ствол оружия под действием давления пороховых газов совершает колебательные движения - вибрирует. В результате чего направление оси канала ствола при вылете пули также может измениться в любую сторону.

Угол между направлением оси канала ствола до выстрела и направлением оси канала ствола после выстрела называется углом вылета (см.

Рис. 6. Изменение положения оси канала ствола при выстреле

Если ось канала ствола после выстрела направлена выше, чем до выстрела, то угол вылета считается положительным, если ниже - отрицательным. В большинстве случаев при выстреле образуется положительный угол вылета, при этом в отдельных случаях он может принимать отрицательные значения. Например, при стрельбе из винтовки Мосина образца 1891/1930 гг. без штыка угол вылета получается положительный, а со штыком - отрицательный.

Величина отрицательного влияния отдачи на результативность стрельбы во многом зависит от правильности удержания оружия стрелком: от правильности осуществления упора в плечо прикладом, от высоты хвата рукоятки пистолета, а также от жесткости удержания оружия.

Для уменьшения негативного влияния отдачи на результативность стрельбы в некоторых видах оружия, например в автомате Калашникова, применяются специальные устройства - компенсаторы. Г азы, истекающие при выстреле из канала ствола, ударяясь о стенки компенсатора, опускают канал ствола влево вниз, в сторону, противоположную углу вылета.

Начальная скорость движения пули – это скорость пули у дульного среза ствола. За начальную скорость принимается условная скорость, которая несколько больше дульной и меньше максимальной.

Начальная скорость пули измеряется в м/с. Например, начальная скорость полета пули ПМ – 315 м/с, автомата Калашникова – 715 м/с. Величина начальной скорости пули является одной из важнейших характеристик боевых свойств оружия и указывается в таблицах стрельбы. Для одной и той же пули увеличение канальной скорости приводит к увеличению дальности полета, дальности прямого выстрела, пробивного и убойного действия пули, а также к уменьшению влияния внешних условий на ее полет.

ОТДАЧА ОРУЖИЯ:

Отдача – движение оружия назад во время выстрела. Отдача ощущается в виде толчка в плечо, руку или грунт. Скорость отдачи оружия примерно во столько раз меньше начальной скорости пули, во сколько раз пуля легче оружия.

Энергия отдачи у ручного стрелкового оружия обычно не превышает 2 кг/м и воспринимается стреляющим безболезненно.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ПОРОХОВЫХ ГАЗОВ

ДЛЯ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ

ОТДАЧА ОРУЖИЯ:

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ПОРОХОВЫХ ГАЗОВ

ДЛЯ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ

3.4. Общие сведения о внутренней баллистике

Внутренняя баллистика - это наука, изучающая процессы, которые происходят при выстреле, и в особенности при движении пули по каналу ствола.

Выстрелом называется выбрасывание пули из канала ствола оружия энергией газов, образующихся при сгорании порохового заряда.

При выстреле из стрелкового оружия происходят следующие явления. От удара бойка по капсюлю боевого патрона, досланного в патронник, взрывается ударный состав капсюля и образуется пламя, которое через затравочные отверстия в дне гильзы проникает к пороховому заряду и воспламеняет его. При сгорании порохового заряда образуется большое количество сильно нагретых газов, создающих в канале ствола высокое давление на дно пули, дно и стенки гильзы. В результате давления газов на дно пули она сдвигается с места и врезается в нарезы, вращаясь по ним, продвигается по каналу ствола с непрерывно возрастающей скоростью и выбрасывается наружу по направлению оси канала ствола. Давление газов на дно гильзы вызывает движение оружия (ствола) назад. От давления газов на стенки гильзы и ствола происходит их растяжение (упругая деформация), и гильза, плотно прижимаясь к патроннику, препятствует прорыву пороховых газов в сторону затвора. Одновременно при выстреле возникает колебательное движение (вибрация) ствола и происходит его нагревание. Раскаленные газы и частицы несгоревшего пороха, истекающие из канала ствола вслед за пулей, при встрече с воздухом порождают пламя и ударную волну, которая является источником звука при выстреле.

При выстреле из автоматического оружия, устройство которого основано на принципе использования энергии пороховых газов, отводимых через отверстие в стенке ствола (например, автомат и пулеметы Калашникова, снайперская винтовка Драгунова, станковый пулемет Горюнова), часть пороховых газов, после прохождения пулей газоотводного отверстия устремляется через него в газовую камору, ударяет в поршень и отбрасывает поршень с затворной рамой назад. Пока затворная рама не пройдет определенное расстояние, обеспечивающее вылет пули из канала ствола, затвор продолжает запирать канал ствола. После вылета пули из канала ствола происходит его отпирание, затворная рама и затвор, двигаясь назад, сжимают возвратную пружину, затвор при этом извлекает из патронника гильзу. При движении вперед под действием сжатой пружины затвор досылает очередной патрон в патронник и вновь запирает канал ствола.

При выстреле из автоматического оружия, устройство которого основано на принципе использования энергии отдачи (например, пистолет Макарова, автоматический пистолет Стечкина), давление газов через дно гильзы передается на затвор и вызывает движение затвора с гильзой назад. Это движение начинается в момент, когда давление пороховых газов на дно гильзы преодолевает инерцию затвора и усилие пружины. Пуля к этому времени уже вылетает из канала ствола. Отходя назад, затвор сжимает пружину, затем под действием энергии сжатой пружины затвор движется вперед и досылает очередной патрон в патронник.

В некоторых образцах оружия (например, крупнокалиберный пулемет Владимирова) под действием давления пороховых газов на дно гильзы вначале движется назад ствол вместе со сцепленным с ним затвором (замком). Пройдя некоторое расстояние, обеспечивающее вылет пули из канала ствола, ствол и затвор расцепляются, после чего затвор по инерции отходит в крайнее заднее положение и сжимает возвратную пружину, а ствол под действием пружины возвращается в переднее положение.

Иногда после удара бойка по капсюлю выстрел не происходит или происходит с некоторым запозданием. В первом случае имеет место осечка, а во втором – затяжной выстрел. Причиной осечки чаще всего бывает отсыревание ударного состава капсюля или порохового заряда, а также слабый удар бойка по капсюлю. Затяжной выстрел является следствием медленного развития процесса зажжения или воспламенения порохового заряда. Поэтому после осечки не следует сразу открывать затвор, так как возможен затяжной выстрел.

второстепенных работ (врезание и преодоление трения пули при движении по каналу ствола, нагревание стенок ствола, гильзы и пули, перемещение подвижных частей оружия); около 40% энергии не используется и теряется после вылета пули из канала ствола.

Выстрел происходит в очень короткий промежуток времени сек). При выстреле различают четыре последовательных периода: предварительный; первый, или основной; второй; третий, или период последействия газов (рис. 5).

Рис. 5. Периоды выстрела

где: Р 0 – давление форсирования; Р мах – наибольшее (максимальное) давление;

Р к и V к – давление газов и скорость пули в момент конца горения пороха;

Р д и V д – давление газов и скорость пули в момент вылета ее из канала ствола; V мах – наибольшая (максимальная) скорость пули;

Р атм – давление, равное атмосферному

Предварительный период (рис. 6) длится от начала горения порохового заряда до полного врезания оболочки пули в нарезы ствола.

Затвор в крайнем переднем положении удерживается пружиной. При выстреле энергия отдачи беспрепятственно отбрасывает его назад. Обладая значительно большей массой, чем пуля, затвор движется гораздо медленнее нее. Поэтому еще задолго до того, как гильза выйдет из патронника, пуля успеет покинуть ствол и давление в стволе очень резко снижается. В исходное положение затвор возвращается под действием возвратной пружины.

Схема 2. Использование энергии пороховых газов при подвижном вперед стволе и неподвижном затворе.

Отдача воздействует на неподвижный корпус и никак не используется. Перезаряжание осуществляется при движении ствола вперед под действием силы трения, возникающей при прохождении пули по каналу ствола, и назад под воздействием возвратной пружины.

Системы с полусвободным затвором.

Схема 3. Системы с полусвободными затворами занимают промежуточное место между системами с затворами свободными и сцепленными. Жесткого запирания ствола здесь нет, а замедление открывания затвора во время выстрела достигается с помощью приспособлений, усиливающих трение или вызывающих ускоренный отход других деталей. На схеме приведен принцип действия ускорителя затвора, применяемый в оружии фирмы "Хеклер и Кох". Затвор, двигаясь под воздействием силы отдачи, увлекает за собой два ролика. Движение роликов назад сопровождается их сближением, которое ускоряет отход ударника, а отход затвора замедляет.

Системы со сцепленным затвором.

Схема 4. Использование отдачи при длинном ходе ствола.

Затвор и ствол во время выстрела прочно сцеплены между собой, поэтому отдача толкает их назад на всю длину отката. После достижения подвижными частями крайнего заднего положения происходит расцепление затвора и ствола. После чего осуществляется последовательное возвращение их вперед. При движении ствола вперед происходит экстрактирование гильзы, а при движении затвора — досылание очередного патрона и включение запирающего устройства.

Схема 5. Использование отдачи при коротком ходе ствола.

Ствол и затвор жестко сцеплены между собой с помощью запирающего устройства. При выстреле они под сильным воздействием отдачи отходят назад. Так как вместе они обладают большой массой, то их отход происходит относительно замедленно. После начала отхода подвижных частей запирающее устройство, взаимодействуя с неподвижным корпусом, выключается и освобождает затвор. Ствол после короткого отхода останавливается, а затвор продолжает движение, необходимое для перезаряжания оружия.

Схема 6. Использование энергии пороховых газов, отводимых из канала ствола.

Затвор (4) при выстреле жестко запирает ствол (1). После того как нуля, проходя по стволу, минует газоотводное отверстие (2), следующие за ней пороховые газы попадают в газовую трубку (3) и воздействуют на газовый поршень затворной рамы, что приводит к отпиранию канала ствола. К моменту полного его отпирания пуля успевает покинуть ствол. Затворная рама вместе с затвором отходит в крайнее заднее положение, сжимая возвратную пружину (5) и взводя ударный механизм. При этом извлекается и выбрасывается стреляная гильза. После чего затворная рама под воздействием сжатой возвратной пружины возвращается в первоначальное положение. При этом очередной патрон досылается в патронник ствола. Дойдя до крайнего переднего положения, затворная рама, воздействуя на затвор, запирает ствол

Читайте также: