Явление выстрела, движение пули по каналу ствола

Выстрел является основным объектом, изучением которого занимается внутренняя баллистика. Выстрелом называется выбрасывание пули (гранаты) 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, а также на стен­ки ствола и затвор. 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, 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 гильза и частицы несгоревшего пороха, истекающие из канала ство­ла вслед за пулей, при встрече с воздухом порождают пламя и ударную волну, последняя является источником звука при выстреле.

При выстреле из автоматического оружия, устройство которого основано на использовании энергии пороховых газов, отводимых через отверстие в стенах ствола, например, у автоматов и пулеметов Калашникова, снайперской винтовки Драгунова, станковом пулемете Горюнова, часть пороховых газов, кроме того, после прохождения пулей газоотводного отверстия устремляется через него в газовую камору, ускоряет в поршень и отбрасывает поршень с затворной рамой или толкатель с затвором назад.

Пока затворная рама или стебель затвора не пройдет определенное расстояние обеспечивающее вылет пули из канала ствола, затвор про­должает запирать затвор ствола. После вылета пули из канала ствола происходит его отпирание; затворная рама и затвор, двигаясь назад, снимают возвратную или возвратно-боевую 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, автомат образца 1943 года, 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 возвратно-боевой пружины. Пуля к этому времени вылетает из канала ствола. Отходя назад, затвор сжимает возвратно-боевую или возвратную пружину, затем под действием энергии сжатой пружины затвор движется вперед и досылает очередной патрон в патронник.

В некоторых образцах оружия (например, крупнокалиберный пистолет Владимирова, станковый пулемет образца 1910 года) под действием давления пороховых газов на дно гильзы вначале движется назад ствол вместе со сцепленным с ним затвором или замком. Пройдя некоторое расстояние, обеспечивающее вылет пули из канала ствола, ствол и затвор разделяются, 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 выстрела не последует или он произойдет с некоторым запозданием. В первом случае имеет место осечка, а во втором затяжной выстрел. Причиной осечки прежде всего бывает отсыревание порохового заряда или ударного состава капсюля, а также слабый удар бойка по капсюлю. Поэтому необходимо оберегать боеприпасы от влаги и сдержать оружие в исправном состоянии.

Затяжной выстрел является следствием медленного развития процесса зажжения или воспламенения порохового заряда. Поэтому после осечки не следует открывать затвор, так как возможен затяжной выстрел. Если осечка произойдет при стрельбе из станкового гранатомета, то перед его разряжанием необходимо выждать не менее одной минуты.

При сгорании порохового заряда примерно 25-35% выделяемой энергии затрачивается на сообщение пуле поступательного движения (основная работа); 15-25% энергии – на совершение второстепенных работ (врезание и преодоление трения пули при движении по каналу ствола; нагревание стенок ствола, гильзы и пули; перемещение подвижных частей оружия, газообразных и несгоревших частей пороха); около 40% энергии не используется и теряется после вылета пули из канала ствола.

Выстрел происходит в очень короткий промежуток времени (0,001-0,06 с). При выстреле различают пять последовательных периодов (рис. 1): пиростатический, форсирования, пиродинамический, термодинамический и период последействия пороховых газов.

Периоды выстрела:

1. Период пиростатический длится от начала горения заряда до начала движения пули (Р = 20-50 кг/см²). В этом периоде давление возрастает от нуля до давления форсирования, а скорость равна нулю.

2. Периодфорсирования - период перемещения пули в канале ствола от начала движения до полного врезания ведущего пояска в нарезную часть канала ствола (Р = 250-500 кг/см²).(В НСД эти два периода называются предварительным периодом).

3. Периодпиродинамический (первый или основной) длится от начала движения пули по нарезам ствола до полного сгорания метательного заряда. Происходит резкое возрастание давления от 500 до 2600 кг/см², объем запульного пространства увеличивается, давление начинает падать, а скорость движения пули возрастает и достигает 3/4 начальной скорости.

4. Периодтермодинамический(второй период) длится от момента полного сгорания порохового заряда до момента вылета пули из канала ствола Давление падает до дульного (300-900 кг/см²), однако сильно сжатые и нагретые газы расширяются и оказывая давление на пулю, увеличивают скорость ее движения, которая в момент вылета из канала ствола (дульная скорость) несколько меньше начальной скорости.

5. Периодпоследействия газов длится от момента вылета пули из канала ствола до момента прекращения действия на нее пороховых газов. В течение этого периода пороховые газы, истекающие из канала ствола со скоростью 1200-2000 м/с, продолжают воздействовать на пулю и сообщают ей дополнительную скорость, которая становится мак­симальной на удалении нескольких десятков сантиметров от дульного среза ствола.

Рис. 1. Периоды выстрела