Принципы действия, способы запирания и затворные механизмы автоматического оружия

1. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ

В современном стрелковом оружии общий принцип дейст­вия механизмов можно описать следующим образом: освобождение фиксатора и отделение затвора от ствола; дальнейшее движение затвора назад при одновремен­ном изъятии гильзы из патронника и выброс ее из оружия (при этом затор отводится до конечного положении и наводит ударный механизм); движение затвора вперед под действием возвратной пружины с одновременным захватом следующего патрона и подачей его в патронник: запирание ствола затвором и захват патрона выбрасы­вателем гильз; освобождение ударного механизма с помощью спус­кового устройства (при этом боек ударяет по капсюлю и воспламеняет горючее вещество); выстрел.

Далее весь цикл повторяется.

Представленный здесь в упрощенном виде принцип дейст­вия характерен для всех видов стрелкового оружия. Но все же имеются существенные различия в способах запирания, рабо­те отдельных механизмов и принципах действия автоматики. По степени автоматизации стрелковое оружие подразделяют на автоматическое и неавтоматическое оружие. Используя неавтоматическое оружие, стрелок должен выполнять опи­санные выше операции вручную. В автоматическом оружии для этого используется энергия пороховых газов, высвобождаемая при выстреле.

Все автоматическое оружие по способу использование энергии пороховых газов подразделяют на две группы: оружие, в котором автоматическое действие достигает­ся путем использования энергии отдачи, возникающей при выстреле; оружие, в котором автоматика приводится в действие давлением пороховых газов.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ, ПРИВОДИМОЕ В ДЕЙСТВИЕ ЭНЕРГИЕЙ ОТДАЧИ

К этой группе относится как оружие, где энергия отдачи воздействует непосредственно на затвор, при вода тем самым в действие автоматику, так и оружие, где механизмы автома­тики связаны с подвижным стволом.

ОРУЖИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТДАЧИ ЗАТВОРА

В таком оружии ствол жестко соединен с корпусом. При этом различают оружие со свободным затвором и ору­жие с полусвободным (заторможенным) затвором.В оружии со свободном затвором последний при стрель­бе не связан со стволом, а только прижимается к нему с по­мощью возвратной пружины. Для того чтобы эта система с очень простой автоматикой функционировала безотказно, необходим достаточно массивный затвор и патрон с короткой гильзой, а давление пороховых газов при использовании та­кого патрона должно быть относительно небольшим, чтобы появилась возможность применения более коротких затворных систем.

Как только при выстреле в стволе поднимается давление газа, начинается откат затвора вместе с гильзой. За то вре­мя, которое пуля проходит по стволу, затвор сдвигается все­го на 1-2 мм со скоростью от 4 до 6 м/с. Этого начально­го импульса достаточно, чтобы отвести затвор в крайнее заднее положение даже после того, как пуля покинула ствол. При этом сжимается возвратная пружина, которая снова возвращает затвор в переднее положение. В это время из магазина в патронник поступает следующий патрон, кото­рый воспламеняется при взаимодействии со спусковой си­стемой.

Оружие с полусвободным (заторможенным) затвором дей­ствует по такому же принципу, но затвор в нем имеет меньшую массу и связан с корпусом подвижным элементом, который уменьшает его скорость. Полусвободные затворы иногда при­меняются в случаях, когда темп стрельбы данного оружия по техническим требованиям не должен быть высоким.

В оружии с обеими типами затворов не рекомендуется ис­пользование винтовочных патронов, так как в этом случае из-за повышенного давления пороговых газов скорость затвора становится слишком большой.

ОРУЖИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТДАЧИ СТВОЛА

К конструкциям с подвижным стволом относится оружие с длинным ходом и оружие с коротким ходом ствола.

В оружии с длинным ходом ствол и затвор перед выстрелом связаны друг с другом и находятся в переднем положении под действием возвратной пружины. После выстрела ствол и за­твор, сначала под давлением пороховых газов, а затем под воздействием силы инерции, скользят назад и при этом сжи­мают возвратную пружину. После удара о заднюю стенку не­значительного скольжения вперед затвор,  удерживаемый спусковым механизмом, закрепляется в заднем положении. Ствол же под действием возвратной пружины возвращается в перед­нее положение, при этом гильза с помощью выбрасывателя из­влекается из патронника и выбрасывается из оружия. Затвор двигается вперед, подает в патронник следующий патрон и за­пирает ствол. Орудие готово к следующему выстрелу.

Для систем с длинным ходом ствола характерна низкая скорость стрельбы. Причинами этого являются относительно большая масса подвижных частей и поочередное движение вперед ствола и затвора. Движение тяжелых частей, а также удары при их фиксации в переднем и заднем положении вызывают значительные колебания оружия, что отрицательно ска­зывается на плотности стрельбы, поэтому такие конструкции используются достаточно редко.

В оружии с коротким ходом ствола затвор отпирается уже после непродолжительного движения ствола. Для того чтобы в достаточной мере ускорить движение затвора после отпи­рания ствола, в механизм встраивают так называемые ускорители.

Автоматика в таком оружии работает чрезвычайно надеж­но и обеспечивает высокую скорость стрельбы при незначи­тельной отдаче. По этой причине такая конструкция широко ис­пользуется в станковых и крупнокалиберных пулеметах.

ОРУЖИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ ПОРОХОВЫХ ГАЗОВ, ОТВОДИМЫХ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЕ В СТЕНКЕ СТВОЛА

Стрелковое оружие этой системы имеет просверленное в стенке ствола отверстие (газовое отверстие). Когда пуля в стволе проходит газовое отверстие, через него часть поро­ховых газов попадает в газовую камору и давит на торцевую поверхность газового поршня, который отходит назад и воздей­ствует на направляющий механизм затвора.

После непродолжительного свободного движения направ­ляющего механизма на З-6 мм, он отпирает затвор и отводит его в  заднее положение. При этом выбрасывается стреляная гильза и сжимается возвратная пружина. Из крайнего задне­го положения затвор под действием возвратной пружины на­чинает движение вперед, захватывает следующий патрон, подает его в патронник и запирает ствол. Механизмы подобно­го типа могут иметь следующие конструктивные различия:

– система с фиксированным соединением между газо­вым поршнем и направляющим механизмом затвора (дли иным поршневым ходом);

– система со свободным соединением (коротким поршне­вым ходом):

– система без газового поршня.

Наиболее широко распространены системы с длинным поршневым ходом. По этому принципу действует часть автоматов и автоматических винтовок, а также почти все современные пу­леметы.

Если необходимо зарядить оружие обоймой, тогда ис­пользуют свободную связь между направляющим механиз­мом затвора и газовым поршнем. В устройствах с коротким поршневым ходом газовый поршень с помощью толкателя пе­реносит кинетическую энергию на направляющий механизм, а затем под влиянием пружины толкателя возвращается  в исходное положение. При этом газовый поршень движется толь­ко в пределах небольшого отрезка.

В устройстве без газового поршня пороховые газы через тонкое газовое отверстие воздействуют непосредственно на основание затвора, который при этом движется назад и приводит в действие механизм автоматики. Оружие этого типа характеризуется простотой конструкции и возможностью регу­лировать давление газа,  воздействующего на подвижные ча­сти. По этому принципу сконструировано очень много видов стрелкового оружия.

2. СПОСОБЫ ЗАПИРАНИЯ

Под запиранием ствола понимают процесс соединения и затвора перед выстрелом. В целом к механизму за­пирания относятся ствол, затвор и корпус. Во время выстрела эти детали  подвергаются большим динамическим нагрузкам и воздействию высоких температур.

В стрелковом оружии используют следующие способы запирания,  зависящие от соответствующей конструкции:

– перекосом затвора,

– вращающимся затвором,

– вращающейся головкой затвора или муфтой,

– боевыми выступами,

– с помощью клина (шпонки),

– роликовом затвором.

Наименьшая группа запирающих частей задействована при использовании вращающегося затвора, вращающейся головки или муфты затвора. Конструктивно запирание вра­щением затвора или головки затвора является наиболее приемлемым. Поэтому этот метод запирания используется во мно­гих видах оружия.

Также при использовании предохранительных клапанов промежутки времени между запираниями достаточно вели­ки. Но поскольку затвор с предохранительными клапанами имеет относительно простую конструкцию, современное оружие нередко оснащено этим типом затвора.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАПИРАНИЯ И ОТПИРАНИЯ ЗАТВОРА

С помощью этих устройств затвор и ствол соединяются перед выстрелом и снова разъединяются после него. Запира­ние и отпирание затвора осуществляется в очень короткие промежутки времени, при высокой скорости движения час­тей затвора и под давлением пороховых газов, поэтому трение между отдельными подвижными частями достаточно ве­лико. Для уменьшения их износа применяют особые техниче­ские меры.

Устройства для запирания и отпирания затвора являются специальной группой механизмов автоматического оружия. В книге мы подробно рассматриваем лишь наиболее распро­страненные конструкции, в которых для запирания и отпира­ния ствольного отверстия используется скользящее движе­ние затвора в направлении основной оси.

В зависимости от вида отпирании (запирания)эти устрой­ства подразделяются на:

– устройства с самооткрывающимся затвором;

– устройства с частично вынужденным отпиранием;

– устройства с вынужденным отпиранием.

К устройствам с самооткрывающимся затвором относятся конструкции, в которых пороховые газы воздействуют на ос­нование гильзы и затвор и автоматика которых работает по принципу заторможенного затвора. В таких системах осуществ­ляется торможение отпирания и запирания в период макси­мального давления пороховых газов.

Таким образом, кинетическая энергия затвора уменьша­ется при его движении в заднее положение Выход гильзы из патронника замедляется в период максимального давления пороховых газов. Тем самым предотвращается разрыв гильзы. Самоотпирающиеся затворы способствуют созданию простых конструкций оружия и позволяют использовать мощные патро­ны, для которых непригоден свободный затвор.

В случае частично вынужденного запирания давление по­роховых газов также переносится на затвор, но отпирание за­твора во время максимального давления паролевых газов ограничено движением автоматических частей. Тем самым за­медляется движение затвора по отношению к стволу, а также уменьшается скорость извлечения гильзы. По причине слож­ности конструкции такие системы отпирания практически не ис­пользуются.

В современном автоматическом стрелковом оружии ча­ще всего используются системы вынужденного отпирания. От­пирание затвора осуществляется здесь за счет использования кинетической энергии подвижных частей автоматики. Разли­чают системы с ранним и поздним отпиранием затвора. Раннее отпирание завершается на том этапе, когда дав­ление газа в стволе еще относительно высоко. Оно воздейст­вует на затвор через гильзу и используется для функциониро­вания автоматики. При раннем отпирании значительная часть кинетической энергии переносится непосредственно на за­твор. При этом уменьшается сила, воздействующая на звенья механизмов. В этом отношении раннее отпирание является более приемлемым конструктивным вариантом. Кроме то­го, достигается высокая скорострельность, обусловленная более высокой скоростью движения отдельных частей автоматики. С другой стороны, высокая скорость экстракции гильз в этих системах делает невозможным использование более мощных патронов и предполагает целый ряд специальных технических мер, позволяющих уменьшить силу, с которой выбрасываются гильзы. Кроме того, при раннем отпирании следует учитывать возможность разрыва гильз. Такие недо­статки существенно сокращают диапазон применения конструкции этого типа. Но, несмотря на это, она используется в особенности в скорострельном оружии, где с более сложной конструкцией соглашаются в интересах высокого темпа стрельбы.

Позднее отпирание происходит при относительно низком давлении газа в стволе, которое практически не имеет значе­нии для функционирования автоматики, а кинетическая энергия  переносится на затвор либо через газовый поршень, либо через ускоряющее устройство (система с коротким откатом ствола).  В целом при этом возникают большие усилия в звень­ях механизма, что оказывает отрицательное воздействие, как на долговечность частей, так и на плотность стрельбы.

К устройствам с вынужденным отпиранием относятся: устройства с запиранием клином; устройства с запиранием перекосом затвора; устройства с запиранием боевыми упорами или рычагом; устройства с вращающимся стержнем рукоятки; устройства с вращающимся затвором или стволом;

устройства с вращающейся головкой затвора или муфтой.

При запирании клином, с помощью наклонных положе­ний затвора или ствола, рычага или вращающегося стержня рукоятки необходим (в зависимости от конструкции) боль­шой промежуток времени между запираниями. Следствием этого может быть пластическая деформация частей или раз­рыв гильзы при выстреле. Поэтому такие устройства запирания, несмотря на простои их конструкции, используются все реже. При запирании наклонным положением ствола неиз­бежно воздействие большой силы трения, которая приводит к повышенном износу и торможению движения скользящих частей. Для смягчения ударов, возникающих в деталях ме­ханизма, и уменьшении их износа в некоторых типах оружия используют специальные амортизаторы (пружины или пластмассовые прокладки).

Наверное, самым приемлемым в настоящее время устрой­ством вынужденного запирания является вращающийся за­твор, используемый в стрелковом оружии Калашникова. Уст­ройства такого типа, очень простые по конструкции и облада­ющие высокой надежностью, делают возможным запирание через непродолжительные промежутки времени и, прежде всего, подходят для использования в газо-зарядном оружии. Авто­матическое стрелковое оружие с коротким откатом ствола преимущественно оснащают затворами с вращающейся го­ловкой или муфтой.

3. ЗАТВОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Среди множества, типов затворных механизмов, в зави­симости от вида движения затвора, можно выделить сле­дующие: механизмы со скользящим (цилиндрическим) за­твором;

механизмы с вращающимся затвором; механизмы со скользящим стволом.

МЕХАНИЗМЫ СО СКОЛЬЗЯЩИМ ЗАТВОРОМ

Чаще всего стрелковое оружие оснащено именно такими механизмами. Отпирание и запирание ствольного начала про­исходит при возвратно- поступательном движении затвора вдоль оси ствола. Движение затвора зачастую используется для приведения в движение всех основных механизмов и ус­тройств оружия. По этой причине затвор часто называют дви­жущей частью оружейной автоматики.

Механизмы для запирания и отпирания ствольного канала скользящим (цилиндрическим) затвором

Чтобы обеспечить равномерную работу всех механизмов «устройств оружия, движение затвора при запирании и отпи­рании ствольного канала должно быть как можно равномернее, без значительных ускорений. При заряжании скользя­щий затвор проходит относительно длинный обратный путь в краткий промежуток времени. Но если масса затвора и его ускорение сравнительно велики, то на части затвора воздей­ствуют слишком большие динамические на грузки (удары). По­этому затвор должен быть как можно легче, а расстояние, про­ходимое им при отпирании и запирании ствольного канала, как можно короче. Чем  короче расстояние, тем равномернее работает автоматика оружия.

При движении затвора на его поверхности неизбежно в большей или меньшей степени действует сила трения, поэто­му соприкасающиеся поверхности должны быть выполнены та­ким образом, чтобы сила трения оставалась небольшой и не увеличивалась из-за пыли и смазки, а затвор при движении получал кинетическую энергию, значительно превышающую си­лу трения.

Еще одним очень существенным компонентом является фактор времени. Для запирания или отпирания затвором ствольного канала нужна большая часть времени, предназначенного для автоматического цикла выстрела. Поэтому движе­ние затвора должно быть точно согласовано с требуемым тем­пом стрельбы.

МЕХАНИЗМЫ С КАЧАЮЩИМСЯ ЗАТВОРОМ

В этом устройстве ствольный канал запирается и отпирается с помощью затвора, качающегося вокруг оси, перпенди­кулярной ствольному каналу. Затвор этого типа имеет очень ко­роткий ход и незначительное ускорение при более равномерном движении, но его кинетической энергии недостаточно, чтобы обеспечить работу других механизмов и устройств автоматики. Для этого нужны дополнительные движущие элемен­ты, например подвижный ствол, что, приводит к усложнению конструкции. По этой причине автоматическое оружие немалого калибра редко оснащают затвором такого типа.

МЕХАНИЗМЫ СО СКОЛЬЗЯЩИМ СТВОЛОМ

Если в оружии в качестве основного движущего элемента используется ствол, тогда можно вообще отказаться от за­твора, что существенно уменьшает размеры оружия. Тем не менее, при движении ствола, из-за его большой массы, при стрельбе возникают сильные толчки, которые отрицатель­но влияют на плотность стрельбы. Эти недостатки значитель­но ограничили использование механизмов такого типа.

В со­временном стрелковом оружии широко применяются комби­нированные механизмы, где скользящий ствол используется совместно с подвижным затвором.

В целом конструкции затворных механизмов выбираются в зависимости от принципа действия данного оружия. В газозарядных устройствах энергии пороховых газов воздействует через газовый поршень непосредственно на направляющий механизм затвора, таким образом, на него переносится часть полученной кинетической энергии. В устройствах с использо­ванием энергии отдачи пороховые газы через гильзу патрона воздействуют непосредственно на затвор. В автоматическом оружии со скользящим стволом работа механизмов, осуще­ствляется с помощью его кинетической энергии, полученной при отдаче.

Воллерт Г., Лидшун  Р., Копенхаген В.