Вогневі ПРОЦЕС В СТОВБУРІ
Пороховий заряд гвинтівочного патрона вагою 3,25 г при пострілі згоряє приблизно за 0,0012 с. При згорянні заряду виділяється близько 3 калорій тепла і утворюється близько 3 л газів, температура яких в момент пострілу дорівнює 2400-2900 ° С. Гази, будучи сильно нагрітими, надають високий тиск (до 2900 кг / см 2) і викидають кулю зі стовбура зі швидкістю понад 800 м / с. Загальний обсяг розпечених порохових газів від згорання порохового заряду гвинтівочного патрона приблизно в 1200 разів більше за обсягом, ніж було пороху до пострілу.
Постріл зі стрілецької зброї відбувається в наступному порядку, від удару бойка по капсулі бойового патрона, замкненого в патроннику, його ініціює речовина, затиснуте між жалом ударника і ковадлом гільзи, запалюється, це полум'я через затравочние отвори викидається до порохового заряду і охоплює зерна пороху. Весь заряд пороху загоряється майже одночасно. Утворюється при згоранні пороху велика кількість газів створює високий тиск на дно кулі і стінки гільзи. Це тиск газів створює розтягнення в ширину стінок гільзи (при збереженні їх пружної деформації), і гільза щільно притискається до стінок патронника, перешкоджаючи, як затвор, прориву порохових газів назад до затвору.
В результаті тиску газів на дно кулі вона зсувається з місця і врізається в нарізи. Обертаючись по нарізу, куля просувається по каналу ствола з безперервно зростаючою швидкістю і викидається в напрямі осі каналу ствола.
Тиск газів на протилежні стінки стовбура і патронник також викликає їх незначну пружну деформацію і взаємно врівноважується. Тиск газів на дно гільзи замкненого затвором патрона викликає рух зброї назад. Це явище називається віддачею. Відповідно до законів механіки віддача зростає зі збільшенням порохового заряду, ваги кулі і зі зменшенням власної ваги зброї.
У всіх країнах боєприпаси намагаються робити дуже високої якості. Незважаючи на це час від часу має місце виробничий брак або боєприпаси псуються від неправильного зберігання. Іноді після удару бойком по капсулі пострілу не буде або він відбувається з деяким запізненням. У першому випадку має місце осічка, у другому - затяжний постріл. Причиною осічки найчастіше буває відсиріванню ударного складу капсуля або порохового заряду, а також слабкий удар бойка по капсулі. Тому необхідно оберігати боєприпаси від вологи і містити зброю в справному стані.
Затяжний постріл є наслідком повільного розвитку процесу запалення порохового заряду. Тому після осічки не слід відразу ж відкривати затвор. Зазвичай після осічки відраховують п'ять-шість секунд і тільки після цього відкривають затвор.
При згорянні порохового заряду тільки 25-30% виділеної енергії витрачається в якості корисної роботи на викид кулі. На вчинення другорядних робіт - врізання в нарізи і подолання тертя кулі при русі по каналу ствола, нагрівання стінок стовбура, гільзи і кулі, переміщення рухомих частин в автоматичній зброї, викид газоподібного і незгорілої частини пороху - використовується до 20% енергії порохового заряду. Близько 40% енергії не використовується і втрачається після вильоту кулі з каналу ствола.
Завдання порохового заряду і стовбура - розігнати кулю до необхідної польотної швидкості і надати їй забійну бойову енергію. Процес цей має свої особливості і відбувається в кілька періодів.
Попередній період триває від початку горіння порохового заряду до повного врізання оболонки кулі в нарізи стовбура. Протягом цього періоду в каналі ствола створюється тиск газів, необхідне для того, щоб зрушити кулю з місця і подолати опір її оболонки врізання в надрізу стовбура. Це тиск називається тиском форсування, воно досягає 250-500 кг / см 2 в залежності від геометрії нарізів, ваги кулі і твердості її оболонки. Горіння порохового заряду в цьому періоді відбувається в постійному обсязі, оболонка врізається в нарізи миттєво, а рух кулі по стовбуру починається відразу ж при досягненні в каналі ствола тиску форсування. Порох у цей час ще продовжує горіти.
Перший, або основний, період триває від початку руху кулі до моменту повного згоряння порохового заряду. У цей період згоряння пороху відбувається в швидко змінюваному обсязі. На початку періоду, коли швидкість руху кулі по каналу ствола ще не велика, кількість газів зростає швидше, ніж обсяг простору між дном кулі і дном гільзи (запульного простору), тиск газів швидко підвищується і досягає найбільшої величини - 2800-3000 кг / см 2 (див. схеми 111, 112). Це тиск називається максимальним тиском. Воно створюється у стрілецької зброї при проходженні кулею 4-6 см шляху. Потім, внаслідок швидкого збільшення швидкості руху кулі, обсяг запульного простору збільшується швидше припливу нових газів, тиск в стовбурі починає падати і до кінця періоду воно досягає приблизно 3/4 шуканої початкової швидкості кулі. Пороховий заряд згоряє незадовго до того, як куля вилетить з каналу ствола.
Схема 111. Зміна тиску газів і наростання швидкості кулі в стволі гвинтівки зразка 1891-1930 рр.
Схема 112. Зміна тиску газів і швидкості кулі в стволі малокаліберної гвинтівки
Другий період триває від моменту повного згоряння порохового заряду до моменту вильоту кулі з каналу ствола. З початком цього періоду приплив порохових газів припиняється, однак сильно стислі і нагріті гази продовжують розширюватися і, продовжуючи чинити тиск на кулю, збільшують швидкість її руху. Спад тиску в другому періоді відбувається досить швидко і у дульного зрізу становить у гвинтівки 570-600 кг / см 2.
Яке практичне значення має все вищевикладене? Подивіться на схему-графік 111 по гвинтівці калібру 7,62 мм. Виходячи з даних цього графіка, стає зрозумілим, чому довжину гвинтівочного стовбура практично не має сенсу робити більше 65 см. Якщо його робити довше, швидкість кулі зростає дуже незначно, а габарити зброї безглуздо збільшуються. Стає зрозуміло, чому трилінійний карабін з довжиною ствола 47 см і швидкістю кулі 820 м / с має практично такі ж бойові якості, як і трилінійна гвинтівка з довжиною ствола 67 см і початковою швидкістю кулі 865 м / с.
Аналогічна картина спостерігається і у малокаліберних гвинтівок (схема-графік 112) і особливо у зброї під 7,62-міліметровий автоматичний патрон зразка 1943 року.
Довжина нарізної частини ствола автомата АКМ становить всього 37 см при початковій швидкості кулі 715 м / с. Довжина нарізної частини ствола ручного кулемета Калашникова, що стріляє тими ж патронами, - 54 см, на 17 см більше, а куля розганяється трохи - початкова швидкість кулі 745 м / с. Але у гвинтівок і кулеметів стовбур доводиться робити подовженим для більшої точності бою і для подовження прицільної лінії. Ці параметри забезпечують підвищену точність стрільби.