Явление выстрела

Резонный вопрос: зачем вообще нужен амортизирующий элемент? Дело в том, что порох энергично горит только под давлением, при максимальной плотности заряжания. То есть при наибольшей величине соотношения массы заряда к объему каморы сгорания. Именно каморы. Это слово пришло в мир оружия очень давно и с тех пор сохраняется без изменения. Если такого элемента не будет, то снаряд начнёт движение, как только сила давления пороховых газов компенсирует его вес и трение пыжа о внутреннюю часть стенки гильзы. Соответственно начнёт увеличиваться объём каморы сгорания, в неё превратится ствол, и давление будет расти намного более плавно и, вероятно, не достигнет возможного максимума. Естественно, при этих условиях будет большое количество несгоревшего пороха. Графически это можно было бы представить в виде кривой давления 1, показанная синим цветом.

Пыж в патроне для гладкоствольного оружия выполняет несколько функций: обтюрация пороховых газов, отделение заряда от снаряда и создание первоначального давления. Современные пыжи представляют собой довольно сложную конструкцию и могут состоять из собственно пыжа, амортизирующего элемента и контейнера для размещения снаряда, их уже называют пыж-контейнер. Так вот, амортизирующий элемент служит для компенсации первоначального увеличения объема каморы сгорания в момент воспламенения заряда. Даже небольшая задержка начала движения снаряда даёт значительный прирост объёма пороховых газов и. соответственно, повышение энергетики патрона. Этому же служит закрутка. Чем она плотнее и «равномернее» тем стабильнее от патрона к патрону будет происходить процесс воспламенения заряда, тем более «одинаковым» будет количество образующихся пороховых газов. А на качество закрутки оказывают влияние и физические свойства материала гильзы, особенно полиэтилена, и её разностенность. Если стенка гильзы с одной стороны толстая, а с другой тонкая, то правильно закрутить её не удастся, а в дальнейшем это приведёт к неравномерному открытию гильзы, возможно и к её обрывам.

На первый взгляд решение проблемы полноты сгорания можно решить просто задержав снаряд с помощью каких-то дополнительных устройств. Но это кажущаяся простота. Если задержать сильно, то скорость нарастания давления может стать критической и превратить горение во взрыв. Добавлю, что задавая необходимую скорость воспламенения, конструктор патрона с помощью амортизатора пыжа искусственно уменьшает плотность заряжания, (очень похоже на розжиг печки соломой) чтобы избежать чрезмерного повышения давления в заснарядном пространстве.

При задержке снаряда максимальная величина давления была бы намного больше номинальной. На графике это могло бы выглядеть как кривая давления 2 (на графике показана красным цветом). Вот почему пороха для лёгких снарядов, например для спортивных патронов, категорически нельзя применять в патронах типа «магнум». Наоборот сделать можно, однако при этом не удастся получить желаемых характеристик патрона, давление будет низким, соответственно и скорость высокой не будет. Понятно, солома ведь горит интенсивнее дров, но зато и сгорает быстро.

Вернёмся в точку 3 графика. С неё начинается движение снаряда и наступает период форсирования. Он очень краток. Начинается с момента страгивания снаряда с места и заканчивается окончанием входа снаряда в ствол. Давление в канале ствола в этот момент называется давлением форсирования Рф. Оно будет определять скорость горения пороха и его уже почувствует стрелок. Чем выше давление форсирования, тем быстрее разгорается порох, тем быстрее растёт объём пороховых гадов и нарастает скорость снаряда, но тем больше импульс отдачи, тем сильнее толчок в плечо стрелка. Замкнутая до этого момента система сил «гильза-снаряд» разомкнулась и превратилась в систему сил «стрелок-оружие-снаряд».

Следом за периодом форсирования идет пиродинамический период – от окончания входа снаряда в ствол до окончания горения порохового заряда. На графике это основная часть кривой давления от точки 3 до, примерно, третьей части её нисходящей ветви. В этом периоде пороховые газы, сгорая, совершают основную работу по разгону снаряда.

Горение, как таковое, представляет собой действие, когда твёрдое вещество – порох – посредством физических и химических процессов превращается в газообразное и выделяет при этом большое количество энергии в виде расширяющихся раскалённых газов. Скорость горения, кроме давления, зависит о многих факторов. Вот только некоторые из них.

1. Температура воспламенения. При изменении температуры пороха от -40 до +40 градусов, время воспламенения уменьшается в 3-10 раз (!) в зависимости от марки пороха. Но в любом случае выстрел на морозе и в жару – совершенно разные веши. Здесь же следует упомянуть влажность. При повышенной влажности скорость уменьшается. Вот поэтому патроны нужно хранить в сухом помещении. Подмокшие лучше просто уничтожить, чем пытаться высушить. Вместе с влагой испарятся и необходимые летучие вещества.