Главная » 2013 » Ноябрь » 23 » Принципы действия, способы запирания и затворные механизмы автоматического оружия
17:35
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 наводитударный 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 короткимпоршневым 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 клапанамиимеет относительно простую конструкцию, современное оружие нередко оснащено этим типом затвора.
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАПИРАНИЯ И ОТПИРАНИЯ ЗАТВОРА
С пощью этих устройств затвор и ствол соединяются перед выстрелом и снова разъединяются после него. Запирание и отпирание затвора осуществляется в очень короткиепромежутки 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 попринципу 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.
