Принципы действия, способы запирания и затворные механизмы автоматического оружия

1. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ

В современном стрелковом оружии общий принцип дейст*вия механизмов можно описать следующим образом: освобождение фиксатора и отделение затвора от ствола; дальнейшее движение затвора назад при одновремен*ном 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 выбрасы*вателем гильз; освобождение ударного механизма с помощью спус*кового устройства (при этом боек ударяет по капсюлю и воспламеняет горючее вещество); выстрел.



Далее весь цикл повторяется.

Представленный здесь в упрощенном виде принцип дейст*вия характерен для всех видов стрелкового оружия. Но все же имеются существенные различия в способах запирания, рабо*те отдельных механизмов и принципах действия автоматики. По степени автоматизации стрелковое оружие подразделяют на автоматическое и неавтоматическое оружие. Используя неавтоматическое оружие, стрелок должен выполнять опи*санные 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 достигает*ся 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 автома*тики 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 ору*жие с полусвободным (заторможенным) затвором.В оружии со свободном затвором последний при стрель*бе не связан со стволом, а только прижимается к нему с по*мощью 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 та*кого патрона должно быть относительно небольшим, чтобы появилась возможность применения более коротких затворных систем.
http://i47.fastpic.ru/big/2013/0616/...8ee90ace6e.jpg
Как только при выстреле в стволе поднимается давление газа, начинается откат затвора вместе с гильзой. За то вре*мя, которое пуля проходит по стволу, затвор сдвигается все*го на 1-2 мм со скоростью от 4 до 6 м/с. Этого начально*го 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, кото*рый воспламеняется при взаимодействии со спусковой си*стемой.

Оружие с полусвободным (заторможенным) затвором дей*ствует по такому же принципу, но затвор в нем имеет меньшую массу и связан с корпусом подвижным элементом, который уменьшает его скорость. Полусвободные затворы иногда при*меняются в случаях, когда темп стрельбы данного оружия по техническим требованиям не должен быть высоким.
http://i48.fastpic.ru/big/2013/0616/...f475ee4702.jpg
В оружии с обеими типами затворов не рекомендуется ис*пользование 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 за*твор, сначала под давлением пороховых газов, а затем под воздействием силы инерции, скользят назад и при этом сжи*мают возвратную пружину. После удара о заднюю стенку не*значительного скольжения вперед затвор, удерживаемый спусковым механизмом, закрепляется в заднем положении. Ствол же под действием возвратной пружины возвращается в перед*нее положение, при этом гильза с помощью выбрасывателя из*влекается из патронника и выбрасывается из оружия. Затвор двигается вперед, подает в патронник следующий патрон и за*пирает 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 ска*зывается на плотности стрельбы, поэтому такие конструкции используются достаточно редко.
http://i46.fastpic.ru/big/2013/0616/...d55b37fce4.jpg
http://i46.fastpic.ru/big/2013/0616/...a41d305612.jpg
http://i48.fastpic.ru/big/2013/0616/...a4525d9bed.jpg
В оружии с коротким ходом ствола затвор отпирается уже после непродолжительного движения ствола. Для того чтобы в достаточной мере ускорить движение затвора после отпи*рания ствола, в механизм встраивают так называемые ускорители.

Автоматика в таком оружии работает чрезвычайно надеж*но и обеспечивает высокую скорость стрельбы при незначи*тельной отдаче. По этой причине такая конструкция широко ис*пользуется 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 поро*ховых газов попадает в газовую камору и давит на торцевую поверхность газового поршня, который отходит назад и воздей*ствует на направляющий механизм затвора.

После непродолжительного свободного движения направ*ляющего 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 задне*го положения затвор под действием возвратной пружины на*чинает движение вперед, захватывает следующий патрон, подает его в патронник и запирает ствол. Механизмы подобно*го типа могут иметь следующие конструктивные различия:

- система с фиксированным соединением между газо*вым поршнем и направляющим механизмом затвора (дли иным поршневым ходом);

- система со свободным соединением (коротким поршне*вым 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 пу*леметы.
http://i47.fastpic.ru/big/2013/0616/...26aa6e7fb6.jpg
Если необходимо зарядить оружие обоймой, тогда ис*пользуют свободную связь между направляющим механиз*мом затвора и газовым поршнем. В устройствах с коротким поршневым ходом газовый поршень с помощью толкателя пе*реносит кинетическую энергию на направляющий механизм, а затем под влиянием пружины толкателя возвращается в исходное положение. При этом газовый поршень движется толь*ко 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 регу*лировать давление газа, воздействующего на подвижные ча*сти. 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 за*пирания 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 вра*щением затвора или головки затвора является наиболее приемлемым. Поэтому этот метод запирания используется во мно*гих видах оружия.
http://i47.fastpic.ru/big/2013/0616/...bd9c98c4cb.jpg
Также при использовании предохранительных клапанов промежутки времени между запираниями достаточно вели*ки. Но поскольку затвор с предохранительными клапанами имеет относительно простую конструкцию, современное оружие нередко оснащено этим типом затвора.
http://i47.fastpic.ru/big/2013/0616/...c8cdb6904f.jpg
http://i46.fastpic.ru/big/2013/0616/...74e8335d5f.jpg
http://i48.fastpic.ru/big/2013/0616/...b86c65e356.jpg
http://i48.fastpic.ru/big/2013/0616/...ec3fbb6fc8.jpg
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАПИРАНИЯ И ОТПИРАНИЯ ЗАТВОРА

С помощью этих устройств затвор и ствол соединяются перед выстрелом и снова разъединяются после него. Запира*ние и отпирание затвора осуществляется в очень короткие промежутки времени, при высокой скорости движения час*тей затвора и под давлением пороховых газов, поэтому трение между отдельными подвижными частями достаточно ве*лико. Для уменьшения их износа применяют особые техниче*ские меры.

Устройства для запирания и отпирания затвора являются специальной группой механизмов автоматического оружия. В книге мы подробно рассматриваем лишь наиболее распро*страненные конструкции, в которых для запирания и отпира*ния ствольного отверстия используется скользящее движе*ние затвора в направлении основной оси.

В зависимости от вида отпирании (запирания)эти устрой*ства 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 ос*нование гильзы и затвор и автоматика которых работает по принципу заторможенного затвора. В таких системах осуществ*ляется торможение отпирания и запирания в период макси*мального давления пороховых газов.
http://i46.fastpic.ru/big/2013/0616/...e25dbeaf9d.jpg
Таким образом, кинетическая энергия затвора уменьша*ется 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 патро*ны, для которых непригоден свободный затвор.

В случае частично вынужденного запирания давление по*роховых газов также переносится на затвор, но отпирание за*твора во время максимального давления паролевых газов ограничено движением автоматических частей. Тем самым за*медляется движение затвора по отношению к стволу, а также уменьшается скорость извлечения гильзы. По причине слож*ности конструкции такие системы отпирания практически не ис*пользуются.

В современном автоматическом стрелковом оружии ча*ще всего используются системы вынужденного отпирания. От*пирание затвора осуществляется здесь за счет использования кинетической энергии подвижных частей автоматики. Разли*чают системы с ранним и поздним отпиранием затвора. Раннее отпирание завершается на том этапе, когда дав*ление газа в стволе еще относительно высоко. Оно воздейст*вует на затвор через гильзу и используется для функциониро*вания автоматики. При раннем отпирании значительная часть кинетической энергии переносится непосредственно на за*твор. При этом уменьшается сила, воздействующая на звенья механизмов. В этом отношении раннее отпирание является более приемлемым конструктивным вариантом. Кроме то*го, 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 недо*статки 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 значе*нии 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 звень*ях 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 положе*ний затвора или ствола, рычага или вращающегося стержня рукоятки необходим (в зависимости от конструкции) боль*шой промежуток времени между запираниями. Следствием этого может быть пластическая деформация частей или раз*рыв гильзы при выстреле. Поэтому такие устройства запирания, несмотря на простои их конструкции, используются все реже. При запирании наклонным положением ствола неиз*бежно воздействие большой силы трения, которая приводит к повышенном износу и торможению движения скользящих частей. Для смягчения ударов, возникающих в деталях ме*ханизма, и уменьшении их износа в некоторых типах оружия используют специальные амортизаторы (пружины или пластмассовые прокладки).

Наверное, самым приемлемым в настоящее время устрой*ством вынужденного запирания является вращающийся за*твор, используемый в стрелковом оружии Калашникова. Уст*ройства такого типа, очень простые по конструкции и облада*ющие высокой надежностью, делают возможным запирание через непродолжительные промежутки времени и, прежде всего, подходят для использования в газо-зарядном оружии. Авто*матическое стрелковое оружие с коротким откатом ствола преимущественно оснащают затворами с вращающейся го*ловкой или муфтой.



3. ЗАТВОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Среди множества, типов затворных механизмов, в зави*симости от вида движения затвора, можно выделить сле*дующие: механизмы со скользящим (цилиндрическим) за*твором;

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 про*исходит при возвратно- поступательном движении затвора вдоль оси ствола. Движение затвора зачастую используется для приведения в движение всех основных механизмов и ус*тройств оружия. По этой причине затвор часто называют дви*жущей частью оружейной автоматики.
http://i47.fastpic.ru/big/2013/0616/...635f3a6639.jpg
Механизмы для запирания и отпирания ствольного канала скользящим (цилиндрическим) затвором



Чтобы обеспечить равномерную работу всех механизмов «устройств оружия, движение затвора при запирании и отпи*рании ствольного канала должно быть как можно равномернее, без значительных ускорений. При заряжании скользя*щий затвор проходит относительно длинный обратный путь в краткий промежуток времени. Но если масса затвора и его ускорение сравнительно велики, то на части затвора воздей*ствуют слишком большие динамические на грузки (удары). По*этому затвор должен быть как можно легче, а расстояние, про*ходимое 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, поэто*му соприкасающиеся поверхности должны быть выполнены та*ким образом, чтобы сила трения оставалась небольшой и не увеличивалась из-за пыли и смазки, а затвор при движении получал кинетическую энергию, значительно превышающую си*лу 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 движе*ние затвора должно быть точно согласовано с требуемым тем*пом стрельбы.


МЕХАНИЗМЫ С КАЧАЮЩИМСЯ ЗАТВОРОМ

В этом устройстве ствольный канал запирается и отпирается с помощью затвора, качающегося вокруг оси, перпенди*кулярной ствольному каналу. Затвор этого типа имеет очень ко*роткий 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 элемен*ты, например подвижный ствол, что, приводит к усложнению конструкции. По этой причине автоматическое оружие немалого калибра редко оснащают затвором такого типа.
http://i47.fastpic.ru/big/2013/0616/...de2dd29125.jpg
МЕХАНИЗМЫ СО СКОЛЬЗЯЩИМ СТВОЛОМ

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

В со*временном стрелковом оружии широко применяются комби*нированные механизмы, где скользящий ствол используется совместно с подвижным затвором.
http://i47.fastpic.ru/big/2013/0616/...de5409c647.jpg
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 использо*ванием энергии отдачи пороховые газы через гильзу патрона воздействуют непосредственно на затвор. В автоматическом оружии со скользящим стволом работа механизмов, осуще*ствляется с помощью его кинетической энергии, полученной при отдаче.



Воллерт Г., Лидшун Р., Копенхаген В.