Пробивное действие пули малокалиберной винтовки (дистанция до 25 м)

Таблица 7
Материал	Проникание пули, см
Листовое железо	0,2
Кирпичная кладка	2,0
Железобетон	1,2
Сосновые доски	8,0
Фанера	3,2
Сухой дуб	3,0
Слой мягкой глины	8,0
Плотно утрамбованный песок или шлак	10,0

Винтовочные пули обладают громадной кинетической энергией. Так, дульная энергия легкой пули при стрельбе из служебной винтовки равна 360 кгм. Чтобы получить в столь короткий отрезок времени такую энергию, потребовалась бы машина мощностью 9600 л.с.

Как видим, начальная скорость и дульная энергия пули имеют большое практическое значение. С увеличением начальной скорости пули и ее дульной энергии увеличивается дальность стрельбы; траектория пули становится более отлогой; значительно уменьшается влияние внешних условий на полет пули, увеличивается пробивное действие ее.

2.2.3 Отдача оружия и образование угла вылета

При сгорании заряда расширяющиеся пороховые газы давят с одинаковой силой на всю поверхность занимаемого ими объема. Давление газов на стенки канала ствола вызывает упругое расширение, давление на дно пули заставляет ее быстро перемещаться вдоль канала, давление же на дно гильзы, а через нее на затвор передается всему оружию и заставляет его перемещаться в направлении, противоположном движению пули. Можно сказать, что при выстреле силы пороховых газов как бы отбрасывают оружие и пулю в разные стороны. Движение оружия назад при выстреле и называется отдачей.

Согласно законам механики, одна и та же сила, действуя на тела разной массы (веса), приводит их в движение со скоростью, обратно пропорциональной их массе (весу). Если пренебречь реактивным действием пороховых газов на дульный срез, можно сказать, что скорость отдачи оружия во столько раз меньше начальной скорости пули, во сколько раз пуля легче оружия.

Отдача начинается с началом движения пули и достигает наибольшей силы в момент вылета ее из канала ствола.

При стрельбе из винтовки стрелок ощущает отдачу - резкий толчок в плечо. Стремление уменьшить ощущение удара при отдаче привело к созданию ложи с изогнутой шейкой приклада. Сила давления пороховых газов, вызывающих отдачу, действует по оси канала ствола в направлении, противоположном полету пули. Стрелок ощущает отдачу винтовки в плечо в точке, лежащей ниже оси канала ствола. Противодействие плеча отдаче является той силой реакции, которая направлена в противоположную сторону и равна ей. Образуется пара сил, которая заставляет винтовку во время выстрела вращаться дульной частью вверх (рис. 29). Вращающий момент и способствует тому, что отдача винтовки менее ощутима для стрелка.

Рис. 29 - Пара сил, заставляющая винтовку при выстреле вращаться дульной частью вверх

Интересно, что отдачу различных винтовок даже одного и того же образца стрелок ощущает по-разному. В одном случае удар в плечо терпимый, в другом сильный. Ощущение это зависит от того, как отдача передается от ствола через ложу плечу стрелка. Чтобы отдача была нормальной и винтовка не сильно толкала в плечо, ее необходимо соответствующим образом отладить. Так, в служебных винтовках АВЛ, АВ и БИ-7,62 отдача наименее ощутима, когда она передается от ствола к ложе только через упор и нагель - в этом случае большая часть древесины ложи принимает участие в амортизации удара.

При стрельбе из пистолета и револьвера отдача воспринимается кистью руки. Противодействие кисти также является той силой реакции, которая направлена в противоположную сторону и равна силе отдачи. Поскольку при охвате рукоятки пистолета или револьвера средняя часть кисти находится ниже и правее оси канала ствола, сила отдачи и сила реакции создают пары сил, вращающие оружие и в вертикальной и в горизонтальной плоскостях (рис. 30). В результате взаимодействия этих двух пар сил дульная часть пистолета и револьвера при выстреле отклоняется вверх и влево.

Рис. 30 - Пары сил, заставляющие пистолет и револьвер при выстреле вращаться дульной частью вверх и влево

Отдача оружия отрицательно сказывается на меткости стрельбы. Не говоря уже о том, что она утомляет спортсмена и является одной из причин, вызывающих у некоторых молодых стрелков дерганье за спусковой крючок, отдача при выстреле значительно отклоняет ствол оружия от того первоначального направления, которое ему было придано во время прицеливания.

Как видим, при выстреле оружие под влиянием отдачи и реакции плеча стрелка (или кисти руки) не только отходит назад, но еще и вращается дульной частью вверх. Причем подбрасывание ствола вверх начинается уже когда пуля еще находится в канале ствола. Следовательно, в момент выстрела ствол (ось канала) смещается на некоторый угол. Угол, образованный направлением оси канала ствола до выстрела и в момент вылета пули, называется углом вылета (рис.31).

Рис. 31 - Угол вылета

Угол вылета - величина непостоянная и в значительной мере зависит от изготовки: если стрелок при стрельбе из винтовки крепко держит ее и использует туго натянутый ремень или при стрельбе из пистолета и револьвера применяет плотную хватку, угол вылета меньше. Еще большая зависимость величины угла вылета от длины плеча пары сил, вращающих оружие, - с увеличением его увеличивается и угол вылета (рис. 32).

Рис. 32 - Зависимость угла вылета от изготовки стрелка или хватки (при стрельбе из пистолета-револьвера)

Вполне очевидно, что неоднообразная прикладка (или неоднообразный охват рукоятки) приводит к тому, что при каждом выстреле углы вылета разные, в результате - разброс пуль по вертикали (а при стрельбе из пистолета и револьвера еще и по горизонтали).

Следовательно, чтобы добиться кучной и стабильной стрельбы, необходимо выработать умение правильно и однообразно изготавливаться перед каждым выстрелом, производить тщательную индивидуальную подгонку винтовочных прикладов и пистолетных ортопедических рукояток.

Образование угла вылета представляет собой очень сложное явление, зависящее не только от отдачи оружия, но и от вибрации ствола.

При сгорании заряда и возникающем при этом ударе пороховых газов ствол начинает вибрировать. Чем тоньше ствол, тем больше он вибрирует; чем массивнее (как, например, у произвольных винтовок), тем вибрация меньше. Явление вибрации заключается в том, что все точки ствола совершают некоторые колебания относительно своего обычного положения. При этом размах колебаний точек, расположенных по всей длине ствола, различен. Оказывается, есть такие точки на стволе, которые вообще не колеблются, - так называемые узловые (рис. 33). Вместе с другими участками ствола совершает колебание и дульная его часть. Поскольку волнообразные колебания ствола начинаются раньше, чем пуля вылетает из него, окончательное направление пули зависит от того, какая фаза колебаний дульной части ствола совпадает с моментом ее вылета.

Рис. 33 - Схематическое изображение вибрации ствола при выстреле

Таким образом, величина угла вылета в значительной степени зависит от вибрации ствола. Если при своем колебании дульная часть его в момент вылета пули направлена выше, чем до выстрела, то угол вылета, возникший при вибрации, положительный, если ниже, - отрицательный.

Собственно говоря, стрелку совершенно безразлично, какой угол вылета получается при стрельбе - положительный или отрицательный. Важно, чтобы он был относительно постоянным и не было большого разброса пуль. Однообразия в углах вылета можно добиться при отладке оружия так, чтобы ствол мог испытывать колебания (вибрацию) всегда однообразно. Для этого ствол так подгоняют к цевью, чтобы между ними был зазор либо поставлен сальник, который позволит стволу соприкасаться с цевьем только в определенном месте. Нужно следить, чтобы в зазор между цевьем и стволом не попало постороннее твердое тело (камешек, сгустившаяся смазка с пылью и т.п.), которое может нарушить свободную вибрацию ствола. К таким же последствиям могут привести коробление ложи от разбухания или усушки либо временная деформация ее, вызванная сильным нагревом ствола при продолжительной стрельбе в ускоренном темпе.

Поэтому очень важно выработать привычку обстоятельно проверять и осматривать свою винтовку до стрельбы и во время нее, обращая внимание главным образом на посадку ствола в ложе винтовки.

Нужно отметить, что отдача и вибрация ствола существенно влияют на меткость при стрельбе с использованием упора. Практика показывает, что при переходе с жесткого упора на мягкий и наоборот соприкасание винтовки с упором дальше либо ближе к дульной или казенной части заметно сказывается и на кучности боя, и на меткости стрельбы - на изменении средней точки попадания (СТП). Чтобы избежать здесь неожиданных перемещений СТП и разброса пуль, лучше всего винтовку на него не класть, а использовать упор в качестве подставки для предплечья и кисти левой руки. Причем использование упора не должно мешать обычной изготовке стрелка.

Траектория полета пули

Пуля, получив при вылете из канала ствола определенную начальную скорость, стремится по инерции сохранить величину и направление этой скорости. Если бы полет пули проходил в безвоздушном пространстве и на нее не действовала сила тяжести, пуля двигалась бы прямолинейно, равномерно и бесконечно. Однако на пулю, летящую в воздушной среде, действуют силы, которые изменяют скорость полета и направление движения. Этими силами являются сила тяжести и сила сопротивления воздушной среды (рис. 34).

Рис. 34 - Силы, действующие на пулю во время ее полета

В результате совместного действия этих двух сил пуля теряет скорость и изменяет направление своего движения, перемещаясь по кривой линии, проходящей ниже направления оси канала ствола.

Линия, которую описывает в пространстве центр тяжести движущейся пули (снаряда), называется траекторией.

Баллистика рассматривает траекторию над (или под) горизонтом оружия - воображаемой бесконечной горизонтальной плоскостью, проходящей через точку вылета (рис. 35).

Рис. 35 - Горизонт оружия

Движение пули, а следовательно, и форма траектории зависят от многих условий. Поэтому необходимо прежде всего рассмотреть, как действуют на пулю в отдельности сила тяжести и сила сопротивления воздушной среды.

Действие силы тяжести. Представим, что на пулю, вылетевшую из канала ствола, не действует никакая сила. В таком случае она двигалась бы по инерции бесконечно, равномерно и прямолинейно по направлению оси канала ствола и за каждую секунду пролетала бы одинаковые расстояния с постоянной скоростью, равной начальной. Тогда, если бы ствол оружия был направлен прямо в цель, пуля, следуя в направлении оси канала ствола, непременно попала бы в нее (рис. 36).

Рис. 36 - Движение пули по инерции (если бы не было силы тяжести и сопротивления воздуха)

Допустим теперь, что на пулю действует только одна сила тяжести. Тогда она, как и всякое свободно падающее тело, начнет падать вертикально вниз.

Как известно из механики, высота падения

H = gt² / 2

где g - ускорение силы тяжести (9,8 м/сек²), t - время в секундах.

Так, за 1 сек. пуля упадет вниз на 9,8*1² / 2 = 4,9 м, за 2 сек. - 9,8*2² / 2 = 19,6 м, за 3 сек. - 44,1 м, за 4 сек. - 78,4 м и т.д. (рис. 37).

Рис. 37 - Падение пули (в пустоте) под действием силы тяжести

Если предположить, что во время полета по инерции в безвоздушном пространстве на пулю действует сила тяжести, то под ее действием пуля опустится ниже линии продолжения оси канала ствола в первую секунду на 4,9 м, во вторую - на 19,6 м и т.д. Тогда, если навести оружие на цель, пуля пролетит под целью (рис. 38).

Рис. 38 - Движение пули (если бы на нее действовала сила тяжести, но не действовало сопротивление воздуха)

Поэтому, чтобы пуля пролетела определенное расстояние и попала в цель, необходимо направить ствол оружия куда-то выше цели. Для этого нужно, чтобы ось канала ствола и плоскость горизонта оружия составляли некоторый угол, который называется углом возвышения (рис. 39).

Рис. 39 - Угол возвышения (траектория пули в безвоздушном пространстве)

Как видно на рис. 39, траектория пули в безвоздушном пространстве, на которую действует сила тяжести, представляет собой правильную кривую - параболу. Самая высокая точка траектории над горизонтом оружия называется ее вершиной. Часть кривой от точки вылета до вершины называется восходящей ветвью. Такая траектория отличается тем, что восходящая и нисходящая ветви совершенно одинаковы, а угол бросания и угол падения равны.

Действие силы сопротивления воздушной среды. На первый взгляд кажется маловероятным, чтобы воздух, обладающий столь малой плотностью, мог оказывать существенное сопротивление движению пули и тем самым значительно уменьшать ее скорость.

Однако опыты показали, что сила сопротивления воздуха, действующего на пулю, выпущенную из 7,62-мм винтовки, составляет большую величину - 3,5 кг.

Поскольку пуля весит всего лишь несколько граммов, становится очевидным большое тормозящее действие, которое оказывает воздух на летящую пулю.

Во время полета пуля расходует значительную часть своей энергии, чтобы раздвинуть частицы воздуха. Снимок пули, летящей со сверхзвуковой скоростью (свыше 340 м/сек), показывает, что перед ее головной частью образуется уплотнение воздуха (рис. 40). От этого уплотнения расходится во все стороны головная баллистическая волна. Частицы воздуха, скользя по поверхности пули и срываясь с ее боковых стенок, образуют сзади пули зону разреженного пространства. Стремясь заполнить образовавшуюся пустоту, частицы воздуха создают завихрения, в результате чего за пулей тянется хвостовая волна.

Рис. 40 - Фотоснимок пули, летящей со сверхзвуковой скоростью (свыше 340 м/сек)

Уплотнение воздуха впереди головной части пули тормозит ее полет, разреженная зона сзади засасывает ее и еще больше усиливает торможение; стенки пули испытывают трение о частицы воздуха, что также замедляет ее полет. Равнодействующая этих трех сил и составляет силу сопротивления воздуха. Насколько велико действие сопротивления воздуха на полет пули, можно судить по графику, изображенному на рис. 41.

Рис. 41 - Окончательная скорость легкой и тяжелой пуль при стрельбе из 7,62-мм служебной винтовки

Следовательно, под действием силы сопротивления воздуха траектория пули теряет форму правильной параболы - теперь она выглядит несимметричной кривой: вершина делит ее на две неравные части, причем восходящая ветвь всегда длиннее и отложе нисходящей. При стрельбе на средние дистанции можно условно принимать соотношение длины восходящей ветви траектории к нисходящей как 3:2.