Безгильзовое стрелковое оружие
http://weaponland.ru/images/statyi/m...strelkovoe.jpg
Патронные гильзы разных калибров и назначений
Любой человек, мало-мальски знакомый с историей развития стрелкового оружия, скажет вам, что переход от раздельного заряжания оружия к унитарному патрону с металлической гильзой стал одним из самых важных этапов в развитии этого класса техники. Ведь действительно, именно создание унитарного патрона позволило не только повысить скорострельность оружия за счет резкого упрощения и механизации процесса заряжания, но и повысить надежность функционирования оружия, защитив наиболее чувствительные компоненты боеприпаса (порох и инициирующий заряд) от внешних воздействий. Так почему же всю вторую половину 20 века инженеры и конструкторы разных стран с большим или, чаще, меньшим успехом пытались отказаться от столь полезного достижения прогресса как гильза?
Сперва попробуем перечислить все достоинства, которые приобретает огнестрельное оружие с использованием унитарного патрона с металлической или композитной гильзой:
Ускорение заряжания за счет того, что в ствол при очередном цикле заряжания досылается всего один предмет – патрон, а не отдельно порох, пыж, пуля и инициирующий заряд в той или иной форме.
Защита порохового и инициирующего зарядов от воздействия влаги и иных внешних факторов, а также практически гарантированная постоянная навеска пороха, обеспечивающая стабильность баллистических характеристик от выстрела к выстрелу, плюс возможность длительного хранения боеприпасов без потери их свойств.
Обтюрация узла запирания за счет самой гильзы, позволяющая использовать в оружии заряды, создающие достаточно высокое давление в стволе, при простом устройстве запирающего устройства казенника.
В автоматических системах – использование теплоемкости металлической гильзы для поглощения и удаления части тепловой энергии выстрела из самой чувствительной к нагреву зоны – патронника. Также, в известной мере – защита порохового заряда от преждевременного воспламенения при заряжании в разогретый предыдущими выстрелами ствол.
Как видим, выигрыш от использования унитарного патрона с гильзой более чем значителен. Однако у него имеются и существенные недостатки, на устранение которых и были брошены силы при разработке описываемых ниже систем.
http://weaponland.ru/images/statyi/m...relkovoe-1.jpg
Унитарный патрон с металлической гильзой в разборе.
Слева направо: 1. пуля; 2. пороховой заряд; 3. гильза; 4. капсюль.
Итак, в чем же основные недостатки традиционного унитарного патрона:
Гильза имеет значительную массу – до 2/3 от массы всего патрона. Отказ от использования гильзы, или хотя бы уменьшение ее массы значительно уменьшают вес носимого боекомплекта.
Изготовление гильзы требует затраты значительных ресурсов, в том числе использования такого стратегического материала как медь (в большинстве стран используются латунные гильзы), и даже при использовании стальных гильз расход стали при потребных в случае войны объемах весьма значителен.
Задержки при стрельбе, связанные с извлечением (или, скорее, не извлечением) стреляной гильзы занимают весьма существенное место в списке неприятностей, происходящих при стрельбе, особенно из автоматического оружия.
Для военных, до сих пор являющихся основными заказчиками разработок в области безгильзовых боеприпасов, первые два фактора имеют решающее значение. Если выигрыш в массе на один патрон исчисляется считанными граммами, то при пересчете на миллионы и даже миллиарды патронов выигрыш выливается в многие тысячи тонн, которые НЕ надо перевозить, на которые НЕ надо тратить топливо… Да и по меркам отдельного солдата уменьшение веса одного патрона всего на 5 грамм выльется в заметное уменьшение нагрузки – при боекомплекте пулеметчика в 600 патронов экономия веса составит 3 килограмма! Для конструкторов оружия возможность избавиться от цикла экстракции и выброса гильзы тоже выглядит весьма привлекательно, однако, как мы увидим дальше, здесь все не так уж и просто.
http://weaponland.ru/images/statyi/m...relkovoe-2.jpg
Безгильзовый патрон
9 mm AUPO
В принципе, проблему исключения экстракции гильзы можно исключить несколькими путями – отказавшись от гильзы вообще, сделав ее сгораемой, либо заставив гильзу вылетать из ствола следом за пулей или даже вместе с ней. Последний способ был опробован еще в середине 19 века в таком известном образце оружия как американский магазинный пистолет Volcanic. В нем пороховой заряд размещался в выемке в донной части пули. Конструкция Volcanic оказалась не слишком удачной, и о ней надолго забыли. Однако уже во второй половине 20 века к идее «улетающей» гильзы вернулись сразу несколько производителей оружия.
В частности, итальянская компания Benelli Armi в семидесятых годах выпустила экспериментальный пистолет-пулемет CB-M2 под патрон 9 mm AUPO с «улетающей» гильзой. Пуля этого патрона имела большую длину, с цилиндро-конической передней частью и цилиндрической задней. В передней части пули располагался обычный свинцовый сердечник, а в полой задней части размещался пороховой заряд и кольцевой капсюль, воспламенявшийся при ударе по корпусу пули сбоку. С задней части «гильза-пуля» была открыта. Однако помимо цикла экстракции стреляной гильзы в оружии имеется и необходимость удаления всего патрона, например в случае осечки или при разряжании. Посему конструкторам фирмы Benelli все-таки пришлось озаботиться введением в конструкцию пистолета-пулемета специального экстрактора, входившего в зацепление с отогнутой внутрь (к оси патрона) задней кромкой «гильзы». Кроме того, остро возникла проблема обеспечения надежной обтюрации пороховых газов при выстреле, что заставило применить в конструкции СВ-М2 глубокий патронник, в который перед выстрелом входила головка затвора с уплотнительными кольцами. В результате испытаний выяснилось, что подобная паллиативная система не имеет особых преимуществ, зато по полной программе оснащена недостатками как унитарных, так и безгильзовых систем. Неудивительно, что пистолет-пулемет СВ-М2 так и остался экспериментальным. Известно также, что в СССР также проводились подобные опыты, в запасниках музея Артиллерии, Инженерных Войск и Войск связи в Петербурге есть несколько прототипов самозарядных пистолетов, рассчитанных на патрон калибра 7.62 мм с улетающей гильзой.
http://weaponland.ru/images/statyi/m...relkovoe-3.jpg
Схема безгильзового патрона 9 mm AUPO
Активные работы над безгильзовыми боеприпасами для стрелкового оружия были начаты в США в пятидесятые годы ХХ века, при этом испытывались как патроны «обычного» калибра 0.3 дюйма (.30 / 7.62 мм), так и уменьшенного калибра. Боеприпасы того периода представляли собой блок из пороха с шарообразными гранулами, склеенного и отформованного при помощи сгорающего наполнителя. В передней части к блоку пороха приклеивалась пуля, в задней – капсюль. Работы над такими боеприпасами вели такие фирмы как TRW, Aerojet, Thiokol. В семидесятых годах к ним подключилась компания AAI.
В конце шестидесятых годов известная американская компания Smith & Wesson выпустила 9-мм пистолет-пулемет SW 76, являвшийся более или менее точной копией шведского пистолета-пулемета Carl Gustaf M/45. На базе SW 76 и был создан любопытный 9-мм пистолет-пулемет, стреляющий безгильзовым патроном. В этом патроне к обычной 9-мм пистолетной пуле в задней части был приклеен цилиндрический блок из бездымного пороха и специального компаунда. Воспламенение порохового заряда при выстреле осуществлялось при помощи электронной схемы, получавшей энергию от расположенной в пистолетной рукоятке оружия электрической батареи. Проблемы с самовоспламенением порохового заряда, не защищенного гильзой в разогретом патроннике пистолета-пулемета решались просто – стрельбой с открытого затвора, однако проблема надежной обтюрации пороховых газов, равно как и проблема живучести патронов без гильзы, оставались. Впрочем, малый интерес вооруженных сил США к пистолетам-пулеметам вообще сделал данную разработку малоперспективной, и безгильзовый пистолет-пулемет Smith&Wesson стал достоянием истории.
http://weaponland.ru/images/statyi/m...relkovoe-4.jpg
Пистолет-пулемет SW 76
В 1968 году известный производитель пневматического оружия, американская компания Daisy выпустила весьма оригинальную малокалиберную винтовку калибра .22 (5.6 мм). По конструкции это была более или менее обычная пружинно-поршневая пневматическая винтовка, но вот боеприпасы для нее, разработанные бельгийским химиком Юлиусом Ван Лангенховеном (Jules Van Langenhoven), были не совсем обычны. В целом они имели значительное сходство с патронами, разработанными компанией Smith&Wesson – к задней части пули приклеивался цилиндрический блок из специального пороха с компаундом. Особенно оригинальной была схема воспламенения – пороховой заряд поджигался струёй разогретого сжатого воздуха, врывавшегося в ствол из компрессионного цилиндра в момент выстрела. Таким образом пороховой заряд служил как бы ускорителем для обычной пневматической пули, и винтовка, получившая обозначение Daisy VL, сохранила возможность стрельбы обычными пульками .22 калибра для пневматического оружия. При использовании патронов .22 Daisy VL дульная энергия пуль была близка таковой для обычного малокалиберного патрона калибра 5.6 мм (.22LR). Основной проблемой с этой системой стало то, что американское бюро по контролю за алкоголем, табачной продукцией и огнестрельным оружием (BATF) признало эту систему огнестрельным оружием. А это, в свою очередь, означало соответствующее лицензирование производства и некоторое усложнение процедуры продажи. В результате производство винтовок Daisy VL продолжалось всего год. Нужно сказать, что для получения подобного «ускорительного» эффекта совсем необязательно использовать специальные пули. Эффект дизелирования летучих паров горючих жидкостей хорошо знаком многим владельцам пружинно-поршневой пневматики, правда, платой за увеличение дульной энергии в обычном пневматическом оружии становится резкое ухудшение кучности стрельбы и быстрый износ самого оружия.
В конце шестидесятых годов в ФРГ принимается решение о необходимости разработки нового стрелкового оружия, которому предстояло бы заменить весьма удачную, но морально устаревающую винтовку HK G3 калибра 7.62х51 НАТО. В результате изучения международного опыта и принимая во внимание набиравшую на тот момент обороты в мире тенденцию к переводу армейских винтовок на малокалиберный малоимпульсный патрон, германские эксперты определяют, что наиболее оптимальным с точки зрения боевой эффективности будет оружие, стреляющее малокалиберными патронами с возможностью ведения очередей ограниченной длины с высокой кучностью. Это решение полностью укладывалось в схему, предложенную в США в конце пятидесятых годов в исследовательской программе SALVO, и на тот момент реализуемую в рамках программы по созданию нового стрелкового оружия SPIW. Данная концепция предполагала, что повысить вероятность поражения противника за один цикл «прицеливание – выстрел» можно, если заменить одну относительно тяжелую пулю калибра 7.62 мм несколькими малокалиберными пулями, выстреливаемыми одновременно с небольшим рассеиванием. Альтернативой такому «залповому» оружию предлагалась система, стреляющая очередями ограниченной длины, также с небольшим контролируемым рассеянием.
Для обеспечения такого малого рассеивания в рамках германских разработок предполагалось использовать оружие с высоким темпом стрельбы и с накоплением импульса отдачи от очереди в откатывающемся внутри корпуса оружия стреляющим блоке, выключающем в себя ствол, ствольную коробку и магазин. Впервые такая концепция была отработана в США в рамках все той же программы SPIW в конце пятидесятых – начале шестидесятых годов исследователями из армии США и фирмы Winchester. Для обеспечения высокого темпа стрельбы, а также для уменьшения массы носимого боекомплекта в ФРГ было принято решение об использовании безгильзовых боеприпасов.
http://weaponland.ru/images/statyi/m...relkovoe-5.jpg
Безгильзовый патрон DM11 в разрезе
На острие германских разработок в этот период оказались две известные компании – производитель оружия Heckler und Koch GMBh, и производитель боеприпасов Dynamit-Nobel AG. Результаты их разработок – штурмовая винтовка G11 и безгильзовый боеприпас DM11 для нее калибра 4.7 мм, широко известны и освещены в соответствующей литературе. Гораздо менее известны другие образцы безгильзовых систем, разрабатывавшиеся в Германии на конкурсной основе по отношению к G11. Причем конкурентами компании Heckler-Koch стали как весьма известные и серьезные компании, такие как Mauser Werke / IWEKA или Diehl, так и менее известные фирмы, вроде Vollmer Maschinenfabrik.
Штурмовая винтовка фирмы Diehl имела значительное сходство с винтовкой фирмы Heckler&Koch – в ней также предполагался отдельный от ствола патронник, расположенный во вращающемся вокруг поперечной оси цилиндре. Основными отличиями стала развернутая на 180 градусов схема питания – если в винтовке Heckler&Koch магазин располагался сверху над передней частью ствола, и патроны из него в патронник подавались вертикально вниз (пулями вверх), то в винтовке Diehl магазин располагался в прикладе ниже уровня ствола, и патроны из него подавались вверх. Для обеспечения стрельбы несколькими пулями с высокой кучностью предполагалось использовать как вариант с одним патронником и стволом и стрельбу очередью, так и вариант с тремя патронниками и тремя стволами, обеспечивающий залповую стрельбу тремя пулями. Автоматика винтовки фирмы Diehl действовала от отводимых из ствола пороховых газов.
Аналогичную «залповую» схему имела и одна из разработок группы компаний Mauser Werke и Industriewerke Karlsruhe (IWEKA). В этой винтовке, разработанной в начале семидесятых годов, имелось три ствола, расположенных в шахматном порядке в вертикальной плоскости. Простота конструкции винтовки обеспечивалась тем, что в качестве магазина использовались сменные вращающиеся барабаны револьверного типа, снаряжаемые в заводских условиях. Такая система, помимо простоты схемы питания, обеспечивала и высокую устойчивость боеприпасов как к механическим воздействиям, так и к перегреву при стрельбе – фактически винтовка имела столько патронников, сколько имелось патронов в магазине. Платой за такое упрощение стала большая мертвая масса и габариты магазинов-барабанов, а также необходимость в трех стволах и невозможность ведения автоматического огня в «обычном» темпе – эта винтовка стреляла либо одиночными выстрелами, либо залпами в три пули. Альтернативной разработкой этой же группы компаний стала винтовка одноствольной конструкции, в прикладе которой размещался шнековый магазин большой емкости. В этой, относительно традиционной конструкции была довольно оригинально решена проблема экстракции невыстреленного патрона – патронник, неподвижный относительно ствола при стрельбе, тем не менее имел возможность откидываться вбок за пределы корпуса оружия подобно барабанам современных револьверов. В таком положении патрон мог быть вытолкнут из патронника при помощи обычного стержневого выбрасывателя, подобного тем, что использовались на револьверах Нагана обр.1895 или Кольта обр. 1873 года. Для привода механизмов в этой винтовке использовалась энергия пороховых газов, отводимых из ствола.
Однако наиболее экзотическую конструкцию имели винтовки компании Vollmer. В них для обеспечения стрельбы очередями по три выстрела с высоким темпом использовалась схема с одним стволом и несколькими патронниками, объединенными в блок. При этом патронники в блоке располагались параллельно друг другу, и в ходе очереди блок смещался в вертикальной плоскости снизу вверх, обеспечивая поочередное совмещение патронников с каналом ствола. Для обеспечения вертикального смещения блока использовался паз ступенчатой формы, выполненный в корпусе оружия. При стрельбе стреляющий блок из ствола с блоком патронников откатывался в корпусе назад, обеспечивая необходимое для повышения кучности накопление импульса отдачи, а заодно и используя энергию отката подвижных частей для перезарядки оружия. При такой конструкции возникает проблема как раз с перезарядкой патронников, решенная фирмой Vollmer не то чтобы изящно, но уж точно оригинально. Дело в том, что винтовка Vollmer имела более одного блока патронников. В первом варианте блоки, каждый из которых содержал три патронника (на одну очередь), объединялись в бесконечную цепь, расположенную внутри оружия, В конце цикла отката после каждой очереди цепь сдвигалась на один блок, и только что отстрелянный блок уходил вниз, в очередь на охлаждение. Пройдя всю очередь, перед тем как придти в стреляющее положение, уже остывший блок оказывался под магазином, откуда в него сверху вниз досылались три новых патрона, и после следующей очереди заряженный блок снова оказывался перед стволом. Такая схема, очевидно, была слишком дорогой, громоздкой и тяжелой, поэтому в следующем варианте системы бесконечная цепь-гусеница уступила место диску. В этом диске было выполнено четыре радиально расположенных блока патронников, каждый на 3 выстрела. Патроны подавались из магазина вертикально сверху вниз (пулями вверх) в блок, расположенный в верхней части диска. При следующем цикле стрельбы диск проворачивался на 90 градусов, совмещая верхний патронник заряженного блока с каналом ствола. Затем в ходе очереди происходил откат подвижной системы с последовательным смещением диска вверх, так что по очереди происходили выстрелы из верхнего, среднего и нижнего патронников. В конце цикла отката диск снова проворачивался на 90 градусов, подводя к стволу следующий заряженный блок, а только что отстрелянный блок оказывался в позиции для охлаждения. Эта система также оказалась избыточно сложной и не вышла из стадии экспериментов.
Нужно отметить, что боеприпасы для всех вышеперечисленных винтовок в целом были схожи – они имели вид блока из метательного заряда, в который спереди частично либо полностью была утоплена пуля, а сзади был наклеен или нанесен иным способом воспламенительный состав капсюля. Результаты же германских работ также хорошо известны – к началу девяностых годов винтовка Heckler-Koch G11 и безгильзовый патрон DM11 были вполне доведены и готовы к принятию на вооружение. Однако финансовые ограничения, вызванные объединением двух Германий, вкупе с давлением со стороны союзников по НАТО, требовавших стандартизации 5.56 мм боеприпасов, благополучно похоронили весьма дорогостоящий и, несомненно, перспективный проект.
http://weaponland.ru/images/statyi/m...relkovoe-6.jpg
Штурмовая винтовка G11
Менее известен тот факт, что в США с 1982 года в рамках программы ACR (Advanced Combat Rifle – усовершенствованная боевая винтовка) также велись разработки оружия под безгильзовый патрон. Двумя основными конкурентами на этом поле изначально стали американская корпорация AAI Inc и уже упомянутая германская фирма Heckler-Koch со своей слегка модернизированной винтовкой G11. Основной задачей программы ACR была разработка оружия, способного превзойти штатную винтовку М16А2 по боевой эффективности как минимум в два раза. Компания AAI на первом этапе разработала весьма оригинальную безгильзовую винтовку, в которой роль газового поршня, обеспечивающего работу всей автоматики, играл ударник. Питание патронами осуществлялось из отъемных, присоединяемых снизу пластиковых коробчатых магазинов, поставляемых в войска уже заряженными и упакованными в герметичную пленку. При установке в оружие защитная пленка автоматически разрывалась. После опустошения магазины выбрасывались. В ходе работ компания AAI столкнулась с серьезными проблемами по части обеспечения нужных механических характеристик патронов, представлявших собой блок из метательного вещества в форме параллелепипеда. В качестве поражающего элемента эти патроны предполагалось снаряжать либо 5.56 мм пулей, либо стреловидным поражающим элементом калибра около 2 мм в отделяемом поддоне. Возникшие с патронами проблемы заставили AAI отказаться от безгильзовых боеприпасов и в 1986 году перейти к патронам с обычной гильзой и стреловидной подкалиберной пулей. В ходе обширных испытаний, проведенных армией США в период с 1985 по 1992 годы, германская безгильзовая винтовка Heckler-Koch G11 показала себя с лучшей стороны, однако требуемого 100% улучшения боевых характеристик достигнуть не удалось ни одному из участников конкурса, и программа ACR была закрыта без объявления победителя.
К великому сожалению, информация о разработке безгильзовых систем стрелкового оружия в СССР практически отсутствует. Известно лишь, что в шестидесятые годы были попытки модифицировать один из экспериментальных автоматов, рассчитанных под патрон 7.62х39 М43 под опытный безгильзовый патрон калибра 7.62 мм. Судя по всему, первые опыты оказались малоудачными, и эта тема была закрыта. Достоверной информации о том, велись ли подобные разработки в СССР позже, в открытых источниках автору не встречалось, если не упоминать предложенной в начале 1990-х годов обычным школьником Цветковым конструкции штурмовой винтовки под безгильзовый патрон с автоматикой револьверной схемы. В силу хорошо известных проблем разработка Цветкова, пусть и в чем-то оригинальная, так и осталась только на бумаге.
http://weaponland.ru/images/statyi/m...relkovoe-7.jpg
Безгильзовый патрон VOERE 5.7x26 mm
До сего времени практически единственным образцом безгильзового оружия, дошедшим до этапа серийного производства, являлась, как это не странно, магазинная охотничья винтовка. Выпускаемая с начала девяностых годов австрийской фирмой Voere винтовка VEC-91 конструкции Хуберта Усела (Hubert Usel) на первый взгляд является вполне традиционной, с продольно скользящим поворотным затвором и коробчатым магазином. Тем не менее, эта винтовка использует безгильзовый патрон калибра 5.7 или 6 мм с электрическим воспламенением. Энергию для воспламенения дает электрическая батарея, размещенная в прикладе винтовки. Конструкция с ручным перезаряжанием резко снижает требования как к механической прочности патрона, так и к его стойкости к повышенным температурам патронника, однако высокая стоимость самой винтовки и боеприпасов для нее делают Voere VEC-91 скорее дорогой экзотической игрушкой, нежели массовым оружием. Каких либо реальных преимуществ перед обычными охотничьими винтовками аналогичных калибров VEC-91 не обеспечивает.
http://weaponland.ru/images/statyi/m...relkovoe-8.jpg
Винтовка Voere VEC-91
На этой малооптимистической ноте и можно было бы закончить наше обозрение, отнюдь не претендующее на всеохватность и полноту, если бы не одно «но». Заключается это «но» в том, что в середине 2004 года на конференции национальной ассоциации оборонной промышленности США (National Defence Industry Association –NDIA) армия США не объявила бы о том, что правительство США в её лице приобрело в Германии пакет документации и необходимые права для производства безгильзовых боеприпасов. Продавцом в этой сделке, скорее всего, выступила компания Dynamit-Nobel. На сегодняшний момент уже известно, что на основе немецкой документации США намереваются разработать свои собственные безгильзовые патроны. Первоначальной платформой для использования новых боеприпасов должен стать перспективный ручной пулемет, в котором за счет перехода к безгильзовому патрону планируется уменьшить массу носимого боекомплекта по сравнению с современными пулеметами М249 Minimi калибра 5.56 мм НАТО как минимум на 40 процентов. На данный момент контракты на разработку LWMG (легкого пулемета) заключены с двумя крупными игроками оборонного бизнеса США – компаниями AAI и General Dynamics. Предполагается, что первые действующие образцы новых ручных пулеметов будут представлены уже в 2007 году, а к 2010 году уже будет представлены образцы такого пулемета и боеприпасов к нему, готовые к принятию на вооружение. Надо сказать, что тут имеется интересная коллизия – в настоящий момент в США готовится к принятию на вооружение система стрелкового оружия OICW Block 1 под штатный патрон 5.56х45 мм НАТО, состоящая из модульного автомата (штурмовой винтовки) и созданного на ее базе ручного пулемета. Основным претендентом тут является система ХМ8 разработки американского подразделения уже упоминавшейся выше немецкой компании Heckler-Koch. Таким образом, в случае успешной разработки ручного пулемета под безгильзовый патрон в 2010 году армия США будет иметь на руках сразу две явным образом конкурирующих и совсем новых, что называется «с иголочки» системы – под традиционный патрон и под безгильзовый. Очевидно, что успешное решение всех проблем с комплексом «безгильзовый патрон + ручной пулемет» немедленно повлечет за собой создание и штурмовой винтовки под новый безгильзовый боеприпас, так что принять решение в пользу той или иной системы будет особенно сложно. Тяжело сказать, является ли данная ситуация вариантом уже не раз встречавшейся схемы «правая рука не ведает, что творит левая», либо американцы пытаются закрыть сразу все возможные базы. В конце концов, пять лет – не такой уж большой срок, и есть все шансы в скором времени самим узнать, как на сей раз обернется колесо истории. Жаль только, что мы (Россия) в этом вопросе окажемся только в роли пассивного наблюдателя.
Максим Попенкер
Mad Max cronicles 2005
