К литературеТеория стрельбыНа Главную
Юрьев А. - "Пулевая спортивная стрельба"

Юрьев А.А. "Пулевая спортивная стрельба"

Юрьев А.А., Пулевая спортивная стрельбаИздание 3-е, переработанное и дополненное

Юрьев А.А. "Пулевая спортивная стрельба" (продолжение)


2. Выстрел

Выстрелом называется выбрасывание пули (снаряда) из канала ствола огнестрельного оружия давлением газов, образующихся при сгорании порохового заряда.

Заряд пороха, сгорая, превращается в газы с очень высоким давлением и высокой температурой. Когда давление достигает определенной величины, пуля начинает двигаться со все возрастающей скоростью. Вылетая из канала ствола, она по инерции сохраняет полученное движение и в воздушной среде.

Наука, изучающая движение пули (снаряда), называется баллистикой. По характеру сил, действующих на пулю, различают внутреннюю и внешнюю баллистику.

Внутренняя баллистика изучает движение пули в канале ствола под действием пороховых газов и все явления, вызывающие и сопровождающие это движение. Она призвана решать задачу, как придать пуле наибольшую скорость, не превышая допустимого давления пороховых газов в канале ствола оружия.

Внешняя баллистика изучает движение пули после прекращения действия на нее пороховых газов - по вылете из канала ствола. Она решает задачу, под каким углом к горизонту и с какой начальной скоростью должна двигаться пуля определенного веса и формы, чтобы достичь цели.

Знание законов внутренней и внешней баллистики помогает стрелку грамотно решать вопросы отладки и эксплуатации оружия, овладевать техникой производства выстрела, а также сознательно работать с прицелом, правильно анализировать результаты своей стрельбы.

2.1 Взрывчатые вещества

Взрывчатыми веществами (ВВ) называются неустойчивые смеси и химические соединения, способные под влиянием незначительных внешних воздействий (удар, трение, укол, нагревание и т.п.) быстро переходить в газообразное состояние.

Взрыв - это чрезвычайно быстрое физическое или химическое изменение вещества, сопровождающееся таким же быстрым превращением его потенциальной (скрытой) энергии в механическую работу. Эта работа производится отбрасывающимися газами, стремящимися к расширению и создающими таким образом резкое повышение давления в среде, которая окружает место взрыва. Очень резкое повышение давления и является характерной чертой взрыва. Сопутствующий признак взрыва - сильный звук.

Химическая реакция, сопровождающаяся взрывом, называется взрывчатым превращением.

Характерные признаки взрыва:

кратковременность процесса - быстрота перехода ВВ из твердого или жидкого состояния в газообразное, то есть в конечную систему продуктов превращения. В зависимости от химического состава ВВ и условий, при которых происходит взрыв, взрывчатые превращения протекают с различными скоростями - от сотых до миллионных долей секунды. Так, заряд бездымного пороха сгорает в винтовке за 0,0012 сек., 1 кг динамита взрывается в течение 0,00002 сек.;

образование газов - наличие большого количества газообразных продуктов взрыва, способных к расширению. Выражается оно приблизительно следующими цифрами: 1 л пироксилина дает 994 л газообразных продуктов взрыва, 1 л нитроглицерина - 1121 л газообразных продуктов взрыва;

выделение тепла при реакции взрывчатого превращения, что увеличивает упругость газовых продуктов. Так, при сгорании заряда в винтовочном патроне выделяется около 3 больших калорий тепла.

В зависимости от химического состава ВВ и условий взрыва взрывчатые превращения протекают с различными скоростями, при которых может происходить быстрое сгорание, собственный взрыв, детонация.

Быстрым сгоранием ВВ называется процесс взрывчатого превращения, распространяющийся по всей массе ВВ со скоростью не более нескольких метров в секунду. Если этот процесс протекает на открытом воздухе, он обычно не сопровождается каким-либо звуковым эффектом. Примером может служить сгорание на открытом воздухе, скажем, зерен дымного пороха, протекающее со скоростью 10-13 мм/сек.

В закрытом же объеме сгорание ВВ идет более энергично, причем горение сопровождается резким звуком. Типичный пример такого взрывчатого превращения - горение боевого заряда бездымного пороха в канале ствола (скорость примерно до 10 м/сек). Сгорание ВВ сопровождается более или менее быстрым нарастанием давления газов в канале ствола, которое по мере образования распространяется в сторону наименьшего сопротивления, перемещая по каналу и выталкивая из ствола пулю или снаряд.

Собственно взрыв - это процесс разложения ВВ, который протекает с огромной скоростью, измеряемой сотнями метров в секунду. Он сопровождается резким нарастанием давления газов, что влечет за собой раскалывание и дробление окружающих предметов.

Детонацией называют процесс, распространяющийся по ВВ с максимально возможной для него скоростью взрывчатого превращения, измеряемой обычно тысячами метров в секунду. Например, скорость детонации пироксилина достигает 6800 м/сек, нитроглицерина - 8200 м/сек. К концу взрыва, то есть к моменту, когда разложится весь заряд, газы не успевают расшириться и имеют еще первоначальный объем ВВ. Развивается громадное движение газов во все стороны. Этот приводит к дроблению преграды на мельчайшие куски.

Если обыкновенный взрыв происходит, как правило, от нагревания ВВ, то детонация в большинстве случаев наступает, когда в непосредственной близости от основного заряда (или на некотором расстоянии от него) взрывается то же самое или другое ВВ. Взрывчатое вещество, которое способно вызвать детонацию в другом ВВ, называется детонатором.

В зависимости от применения взрывчатые вещества подразделяют на три большие группы: инициирующие, дробящие, метательные, или пороха.

Инициирующие ВВ отличаются тем, что обычной формой их взрывчатого превращения является полная детонация. Они наиболее чувствительны к внешним воздействиям и легко взрываются от незначительного удара, накола, луча пламени и т.д. Из них изготавливают преимущественно всевозможные воспламенители и снаряжают капсюли, применяемые для инициирования взрывчатых превращений других ВВ (рис. 26). Для снаряжения патронных капсюлей-воспламенителей большей частью используется ударный состав (смесь гремучей ртути, бертолетовой соли и антимония).

Ударный состав (инициирующие ВВ) в винтовочных гильзах
Рис. 26 - Ударный состав (инициирующие ВВ) в винтовочных гильзах

Дробящими (бризантными) называются такие ВВ, которые безотказно детонируют при относительной безопасности в обращении. Взрывают их капсюлями инициирующих ВВ. Их скорость взрывчатого превращения достигает нескольких сотен метров в секунду. Применяются они в качестве разрывных зарядов снарядов, авиационных бомб, мин и гранат. К бризантным относятся пироксилин, нитроглицерин, динамит, тротил, гексоген и другие ВВ.

Метательными или порохами называются такие ВВ, взрывчатые превращения которых носят характер быстрого горения, протекающего большей частью со скоростью нескольких метров в секунду. Пороха используют во всех видах огнестрельного оружия в качестве источника энергии, сообщающей пуле (снаряду) движение. Поэтому из всех видов ВВ пороха представляют для стрельбы наибольший интерес.

Ознакомимся хотя бы в общих чертах с их свойствами.

Дымный, или черный, порох в баллистическом отношении невыгоден и малопродуктивен по своей работе. После взрыва объем его пороховых газов становится лишь в 280-300 раз больше первоначального объема заряда.

Химической основой бездымных порохов являются дробящие ВВ - пироксилин и нитроглицерин, обрабатываемые определенными растворителями, позволяющими регулировать скорость сгорания этих сильных ВВ.

Пироксилин изготавливают из веществ, богатых клетчаткой или целлюлозой, - хлопка, древесины, льна, пеньки и др., соответствующим образом обработанных азотной и серной кислотами. Это почти белая масса, внешне не отличающаяся от материала, из которого она изготовлена.

Нитроглицерин изготавливают из смеси чистого обезвоженного глицерина с азотной и серной кислотами. Он представляет собой светлую жидкость без запаха, способную растворять в себе некоторые виды нитроклетчатки.

Бездымные пороха нерастворимы в воде; гигроскопичность их незначительна. Однако при хранении в сыром месте влажность их повышается (до 20%), что снижает баллистические свойства.

Удельный вес разных сортов бездымных порохов колеблется в пределах 1,55-1,63.

Температура зажжения 180-200° С. С повышением температуры заряда скорость горения пороха увеличивается, так как уменьшается расход тепла, необходимый для его нагревания.

Бездымные пороха обладают большой производительной мощностью. Так, 1 кг пороха при взрыве дает около 900 л пороховых газов, что позволяет развивать давление в канале ствола крупнокалиберной винтовки до 3200 атм.

Бездымные пороха обладают значительной прочностью и упругостью, поэтому мало деформируются и не перетираются в пыль при транспортировке и сотрясениях.

Качество бездымного пороха определяется тем, насколько правильны и одинаковы по форме и размерам пороховые зерна. От этого в значительной степени зависит однообразное и закономерное образование пороховых газов при выстреле, а следовательно, и точность стрельбы.

2.2 Внутренняя баллистика

При спуске курка с боевого взвода боек ударяет по капсюлю, вызывая мгновенный взрыв ударного состава. Возникающее при этом сильное пламя проникает в толщу порохового заряда, воспламеняя зерна пороха. Пороховой заряд, загораясь, почти одновременно выделяет упругие пороховые газы. По мере его сгорания газам становится тесно в пороховой камере (патроннике). Стремясь расшириться, они давят с одинаковой силой во все стороны. Встречая сопротивление прочных стенок ствола и дна гильзы, упирающейся в личинку затвора, пороховые газы распространяются в сторону наименьшего сопротивления, толкая пулю перед собой. Та врезается в нарезы, вращаясь, проходит по каналу ствола и выбрасывается наружу в направлении его оси.

Таким образом и происходит явление - выстрел. Происходит он очень быстро - так, в стволе крупнокалиберной винтовки пуля движется всего лишь около 0,0015 сек.

По мере сгорания пороха количество пороховых газов увеличивается, отчего быстро нарастает и их давление. Когда оно достигает определенной величины, достаточной для преодоления сил сопротивления движению (обжимки пули в дульце гильзы, врезания ее в нарезы и т.д.), пуля начинает свое движение.

Давление пороховых газов, необходимое для полного врезания пули в нарезы, называется давлением форсирования. В стрелковом оружии оно колеблется в пределах 250-500 кг/см2 (при стрельбе оболочечными пулями).

Поскольку пуля начинает двигаться до того, как произойдет полное сгорание заряда, давление пороховых газов в канале ствола меняется. Вначале, когда пуля еще не приобрела большой скорости, количество газов растет значительно быстрее, чем увеличивается объем запульного пространства (пространство в канале ствола между дном гильзы и дном пули), и давление газов в канале ствола повышается, достигая наибольшей величины. Это вызывает ускорение движения пули. В результате прирост количества газов уже не может поспеть за увеличением запульного пространства, и давление в канале ствола начинает постепенно снижаться.

Как только заряд сгорел, дальнейшее движение пули происходит под действием постоянного, свободно расширяющегося количества пороховых газов, которые обладают еще большим запасом энергии благодаря своей упругости. Продолжая расширяться, они увеличивают скорость движения пули.

В дальнейшем пороховые газы, вырываясь из канала ствола со скоростью, большей скорости пули, продолжают еще на некотором расстоянии от дульного среза оружия (до 20 см) оказывать давление на дно пули, увеличивая скорость ее движения. Таким образом, по мере продвижения пули в канале ствола скорость ее непрерывно возрастает, достигая наибольшей величины в нескольких сантиметрах от дульного среза.

Давление пороховых газов достигает максимальной величины в начале нарезной части ствола, в нескольких сантиметрах от пульного входа. Наибольшее давление, которое развивают пороховые газы в стволе крупнокалиберной винтовки при стрельбе тяжелой пулей, - 3200 кг/см2, в стволе малокалиберной винтовки и малокалиберного пистолета - 1300 кг/см2, а в стволе спортивного револьвера - 1000-1100 кг/см2.

Давление газов в момент вылета пули из канала ствола называется дульным давлением. В служебных винтовках АВЛ, АВ, БИ-7,62 оно равно примерно 430 кг/см2, в малокалиберной винтовке - около 200 кг/см2, а в малокалиберном пистолете - 500-600 кг/см2 (в зависимости от длины ствола). Характер изменения давления пороховых газов в канале ствола и нарастание скорости движения пули при стрельбе из винтовки показаны на рис. 27.

Кривые давления пороховых газов и скорости пули в стволе служебной винтовки АВ и малокалиберной винтовки
Рис. 27 - Кривые давления пороховых газов и скорости пули в стволе служебной винтовки АВ и малокалиберной винтовки

Нужно отметить, что характер нарастания давления пороховых газов в канале ствола в значительной мере зависит от плотности порохового заряда: с ее увеличением резко растет скорость горения пороха, а следовательно, и давление газов (вплоть до возникновения детонации). Поэтому во избежание несчастных случаев не следует стрелять патронами с глубоко посаженными пулями.

Как известно, с увеличением влажности порох горит медленнее, отчего и давление пороховых газов в канале ствола нарастает медленнее. При отсыревшем пороховом заряде возможен затяжной выстрел, при котором между ударом бойка по капсюлю и появлением звука выстрела проходит заметный промежуток времени. Если влажность заряда повышенная да еще мощность капсюля недостаточна, луч пламени от взрыва ударного состава не может одновременно зажечь все пороховые зерна - он воспламеняет лишь близлежащие слои пороха, и от них уже через некоторый промежуток времени загораются следующие. Если после спуска курка выстрела не последовало, не нужно торопиться перезаряжать оружие, следует выждать некоторое время, чтобы не произошло взрыва порохового заряда при открытом затворе.

Нужна особая осторожность, если патроны длительное время хранились без герметической упаковки и в недостаточно сухом месте.

2.2.1 Прочность и "живучесть" стволов

При горении заряда пороховые газы в стволе оружия развивают, как мы уже говорили, очень высокое давление. Даже наименьшее давление в дульной части ствола в момент вылета пули равно нескольким сотням атмосфер (одна техническая атмосфера равна давлению 1 кг на 1 см2 площади). Естественно, чтобы выдерживать такое напряжение, ствол оружия должен иметь большую прочность. Зависит она от толщины стенок ствола и качества металла.

В соответствии с характером кривой давления газов ствол огнестрельного оружия в казенной части делается толще, а в дульной тоньше. Толщина стенок его рассчитывается с таким запасом прочности, чтобы они выдерживали давление пороховых газов значительно больше нормального, на несколько сотен и даже тысяч атмосфер. Так, для стандартной винтовки АВ, максимальное давление в канале ствола которой достигает 2850-3200 атм, дополнительный запас прочности составляет 2650-2300 атм. Это значит, что ствол ее в отдельных случаях может выдержать громадное давление - до 5500 атм.

При выстреле стенки ствола, сопротивляясь давлению газов, расширяются. Поэтому прочность его рассчитывается так, чтобы металл подвергался только упругим деформациям расширения: под давлением расширялся, а по прекращении его принимал первоначальные размеры. Если же давление в стволе превысит расчетную величину (в данном случае 5500 атм), то наступит остаточная деформация и ствол окажется раздут (рис. 28) или даже разорван.

Схема раздутия канала ствола, которое образуется при давлении пороховых газов, превышающем запас прочности ствола
Рис. 28 - Схема раздутия канала ствола, которое образуется при давлении пороховых газов, превышающем запас прочности ствола

В практике разрыв винтовочных стволов - крайне редкий случай, особенно толстых, массивных стволов произвольных винтовок. Однако раздутие стволов - явление довольно частое. Особенно много оружия (малокалиберного) с раздутыми стволами в тирах, где проводится начальное обучение стрелков. В подавляющем большинстве - это результат небрежного отношения и безграмотной эксплуатации оружия.

Причиной образования раздутий, как правило, являются посторонние тела, находящиеся при выстреле в канале ствола: оставшаяся после чистки тряпка, пакля, кусочки дульца гильзы, собравшаяся в каплю густая смазка, пробка из грязи или снега. Они становятся препятствием, своего рода тормозом, который приводит к некоторому замедлению движения пули. Упругие пороховые газы, следующие за пулей, наталкиваясь на ее дно, создают обратную волну. Основная же масса газа продолжает двигаться в направлении дульной части. Столкновение двух волн газов создает сильное радиальное давление, превышающее запас прочности ствола (см. рис. 28). Это резкое возрастание давления и вызывает раздутие, а подчас и разрыв ствола.

Обнаружить раздутие ствола нетрудно при внимательном осмотре его канала - оно имеет вид теневого кольца. Иногда его можно найти на ощупь - оно выступает наружу в виде кольцевой выпуклости на стволе.

Во избежание раздутия необходимо тщательно протирать канал ствола оружия и внимательно осматривать его перед стрельбой. Следует также оберегать патроны от загрязнения, хранить их в упаковке, а не россыпью.

Небольшие раздутия в середине ствола или в казенной его части незначительно влияют на кучность боя. Однако выступать на соревнованиях с винтовкой, имеющей раздутие, рискованно: возможны срывы пуль с нарезов. Винтовка, имеющая раздутие ствола в дульной части, становится совершенно непригодной для точной стрельбы.

В процессе эксплуатации ствол оружия значительно изнашивается. Этому способствует целый ряд причин механического, термического и химического характера.

Проходя по каналу ствола, пуля под действием больших сил трения постепенно закругляет грани полей нарезов - происходит стирание внутренних стенок. Кроме того, движущиеся с большой скоростью частицы пороховых газов с силой ударяют о стенки канала, вызывая на их поверхности так называемый наклеп. Суть этого явления в том, что поверхность канала ствола покрывается тонкой коркой с постепенно развивающейся в ней хрупкостью. Происходящая при выстреле упругая деформация расширения ствола ведет к появлению на внутренней поверхности металла мелких трещин. Образованию таких трещин способствует и высокая температура пороховых газов, которые вызывают частичное оплавление поверхности канала ствола. В нагретом слое металла возникают большие местные напряжения, они и ведут к появлению и увеличению трещин. Повышенная хрупкость поверхностного слоя металла и наличие трещин на нем приводят к тому, что при прохождении пули по каналу ствола в местах трещин образуются сколы металла.

Очень изнашивается ствол и от нагара, оставшегося в канале ствола после выстрела. Он представляет собой остатки сгорания ударного состава и пороха, а также металла, соскобленного с пули или выплавленного из нее, оторванных газами кусочков дульца гильзы и т.д.

Содержащиеся в нагаре соли обладают свойством вбирать в себя влагу воздуха, растворяться в ней и образовывать растворы, которые, вступая в реакцию с металлом, приводят к коррозии, появлению в канале ствола сначала сыпи, а затем и раковин. Все это ведет к изменению поверхности канала ствола, увеличивается его калибр, особенно у пульного входа, и, естественно, к снижению его прочности в целом.

Увеличение калибра ведет также к уменьшению начальной скорости пули, а отсюда - к резкому ухудшению боя оружия, то есть к потере им своих баллистических качеств.

Однако кучность боя нарезного оружия ухудшается не только из-за разрушения поверхности канала ствола и его износа. Одна из причин ухудшения кучности боя - томпакизация стволов при стрельбе оболочечными пулями и свинцевание стволов при стрельбе малокалиберными патронами, то есть отложение на полях и в углах нарезов металла, который наслаивается к тому же неравномерно. А так как металлические отложения в каждом стволе происходят по-разному, то и в каждом экземпляре винтовки по-разному изменяется бой. Особенно резко это происходит у малокалиберных винтовок. Поэтому каждому стрелку следует изучить характер и особенности боя своей винтовки и установить, при каком режиме она обладает наилучшим боем, в зависимости от чего периодически и очищать ствол от свинца. Так, встречаются стволы, отличающиеся наилучшим боем при первых 200-300 выстрелах, то есть сразу же после удаления из ствола свинца; попадаются и такие винтовки, из которых требуется предварительно произвести 40-50 выстрелов, после чего у них восстанавливается наилучший бой на протяжении 200-500 выстрелов, и т.д.

Пригодность ствола для дальнейшей стрельбы определяется его "живучестью" - способностью выдержать определенное количество выстрелов, после которых он теряет свои баллистические качества.

"Живучесть" ствола служебной винтовки АВ - 10-12 тысяч выстрелов. Однако практика показывает, что обычно стволы начинают терять свои баллистические качества после 3500-5000 выстрелов. Конечно, их бой остается еще хорошим, но не настолько, чтобы можно было добиваться в стрельбе особо высоких результатов.

Продлить срок "живучести" ствола позволяют правильный уход за ним, бережное отношение и своевременная чистка.

2.2.2 Начальная скорость и дульная энергия пули

Начиная передвигаться по каналу ствола под действием пороховых газов, пуля достигает максимальной скорости в нескольких сантиметрах от дульного среза. Затем, двигаясь по инерции и встречая сопротивление воздушной среды, она начинает терять скорость. Поскольку скорость пули все время изменяется, ее принято фиксировать только в каких-нибудь определенных фазах движения, обычно при вылете из канала ствола.

Скорость движения пули в момент вылета ее из канала ствола называется начальной скоростью. Она измеряется расстоянием, которое могла бы преодолеть пуля за 1 сек. по вылете из канала, если бы на нее не действовали ни сопротивление воздуха, ни собственный вес.

Так как скорость пули в некотором удалении от дульного среза при вылете из канала ствола почти не изменяется, при расчетах обычно считают, что наибольшую (максимальную) скорость пуля имеет в момент вылета из канала ствола, то есть что начальная скорость пули является наибольшей (максимальной). Ее принято обозначать V0.

При стрельбе из служебных винтовок АВ и БИ-7,62 начальная скорость (V0) легкой пули равна 865 м/сек, а тяжелой - 800 м/сек; при стрельбе из малокалиберной винтовки начальная скорость пули различных партий патронов колеблется в пределах 305-345 м/сек, а при стрельбе из 9-мм пистолета Макарова (ПМ) - 315 м/сек.

Величина начальной скорости - это одна из самых важных характеристик не только патронов, но и оружия. Однако судить о баллистических свойствах оружия только по ней нельзя. Необходимо рассматривать еще и вес пули. Очень важно знать, какой энергией обладает пуля, какую работу она может выполнить.

Известно, что энергия движущегося тела зависит от его веса (массы) и скорости движения. Следовательно, чем больше вес и скорость движения, тем больше кинетическая энергия пули.

Пробивное действие легкой пули служебной винтовки (дистанция до 100 м)

Таблица 6

Материал

Проникание пули, см

Стальная плита

0,6

Железная плита

1,2

Слой гравия или щебня

10-12

Кирпичная кладка

15-20

Сосновые доски (по 2,5 см каждая), поставленные с промежутками 2,5 см

35 досок

Дерево по торцу

До 150

Слой мягкой глины

70-80

Земля

60-70

Слой утрамбованного снега

До 350

Пробивное действие пули (табл. 6, 7) характеризуется ее кинетической энергией (живой силой). Кинетическая энергия, которую сообщают пуле пороховые газы в момент вылета ее из канала ствола, называется дульной энергией. Энергия пули измеряется в килограммометрах (1 кгм представляет собой такую энергию, которая необходима для совершения работы по подъему 1 кг на высоту 1 м).

Пробивное действие пули малокалиберной винтовки (дистанция до 25 м)

Таблица 7

Материал

Проникание пули, см

Листовое железо

0,2

Кирпичная кладка

2,0

Железобетон

1,2

Сосновые доски

8,0

Фанера

3,2

Сухой дуб

3,0

Слой мягкой глины

8,0

Плотно утрамбованный песок или шлак

10,0

Винтовочные пули обладают громадной кинетической энергией. Так, дульная энергия легкой пули при стрельбе из служебной винтовки равна 360 кгм. Чтобы получить в столь короткий отрезок времени такую энергию, потребовалась бы машина мощностью 9600 л.с.

Как видим, начальная скорость и дульная энергия пули имеют большое практическое значение. С увеличением начальной скорости пули и ее дульной энергии увеличивается дальность стрельбы; траектория пули становится более отлогой; значительно уменьшается влияние внешних условий на полет пули, увеличивается пробивное действие ее.

2.2.3 Отдача оружия и образование угла вылета

При сгорании заряда расширяющиеся пороховые газы давят с одинаковой силой на всю поверхность занимаемого ими объема. Давление газов на стенки канала ствола вызывает упругое расширение, давление на дно пули заставляет ее быстро перемещаться вдоль канала, давление же на дно гильзы, а через нее на затвор передается всему оружию и заставляет его перемещаться в направлении, противоположном движению пули. Можно сказать, что при выстреле силы пороховых газов как бы отбрасывают оружие и пулю в разные стороны. Движение оружия назад при выстреле и называется отдачей.

Согласно законам механики, одна и та же сила, действуя на тела разной массы (веса), приводит их в движение со скоростью, обратно пропорциональной их массе (весу). Если пренебречь реактивным действием пороховых газов на дульный срез, можно сказать, что скорость отдачи оружия во столько раз меньше начальной скорости пули, во сколько раз пуля легче оружия.

Отдача начинается с началом движения пули и достигает наибольшей силы в момент вылета ее из канала ствола.

При стрельбе из винтовки стрелок ощущает отдачу - резкий толчок в плечо. Стремление уменьшить ощущение удара при отдаче привело к созданию ложи с изогнутой шейкой приклада. Сила давления пороховых газов, вызывающих отдачу, действует по оси канала ствола в направлении, противоположном полету пули. Стрелок ощущает отдачу винтовки в плечо в точке, лежащей ниже оси канала ствола. Противодействие плеча отдаче является той силой реакции, которая направлена в противоположную сторону и равна ей. Образуется пара сил, которая заставляет винтовку во время выстрела вращаться дульной частью вверх (рис. 29). Вращающий момент и способствует тому, что отдача винтовки менее ощутима для стрелка.

Пара сил, заставляющая винтовку при выстреле вращаться дульной частью вверх
Рис. 29 - Пара сил, заставляющая винтовку при выстреле вращаться дульной частью вверх

Интересно, что отдачу различных винтовок даже одного и того же образца стрелок ощущает по-разному. В одном случае удар в плечо терпимый, в другом сильный. Ощущение это зависит от того, как отдача передается от ствола через ложу плечу стрелка. Чтобы отдача была нормальной и винтовка не сильно толкала в плечо, ее необходимо соответствующим образом отладить. Так, в служебных винтовках АВЛ, АВ и БИ-7,62 отдача наименее ощутима, когда она передается от ствола к ложе только через упор и нагель - в этом случае большая часть древесины ложи принимает участие в амортизации удара.

При стрельбе из пистолета и револьвера отдача воспринимается кистью руки. Противодействие кисти также является той силой реакции, которая направлена в противоположную сторону и равна силе отдачи. Поскольку при охвате рукоятки пистолета или револьвера средняя часть кисти находится ниже и правее оси канала ствола, сила отдачи и сила реакции создают пары сил, вращающие оружие и в вертикальной и в горизонтальной плоскостях (рис. 30). В результате взаимодействия этих двух пар сил дульная часть пистолета и револьвера при выстреле отклоняется вверх и влево.

Пары сил, заставляющие пистолет и револьвер при выстреле вращаться дульной частью вверх и влево
Рис. 30 - Пары сил, заставляющие пистолет и револьвер при выстреле вращаться дульной частью вверх и влево

Отдача оружия отрицательно сказывается на меткости стрельбы. Не говоря уже о том, что она утомляет спортсмена и является одной из причин, вызывающих у некоторых молодых стрелков дерганье за спусковой крючок, отдача при выстреле значительно отклоняет ствол оружия от того первоначального направления, которое ему было придано во время прицеливания.

Как видим, при выстреле оружие под влиянием отдачи и реакции плеча стрелка (или кисти руки) не только отходит назад, но еще и вращается дульной частью вверх. Причем подбрасывание ствола вверх начинается уже когда пуля еще находится в канале ствола. Следовательно, в момент выстрела ствол (ось канала) смещается на некоторый угол. Угол, образованный направлением оси канала ствола до выстрела и в момент вылета пули, называется углом вылета (рис.31).

Угол вылета
Рис. 31 - Угол вылета

Угол вылета - величина непостоянная и в значительной мере зависит от изготовки: если стрелок при стрельбе из винтовки крепко держит ее и использует туго натянутый ремень или при стрельбе из пистолета и револьвера применяет плотную хватку, угол вылета меньше. Еще большая зависимость величины угла вылета от длины плеча пары сил, вращающих оружие, - с увеличением его увеличивается и угол вылета (рис. 32).

Зависимость угла вылета от изготовки стрелка или хватки (при стрельбе из пистолета-револьвера)
Рис. 32 - Зависимость угла вылета от изготовки стрелка или хватки (при стрельбе из пистолета-револьвера)

Вполне очевидно, что неоднообразная прикладка (или неоднообразный охват рукоятки) приводит к тому, что при каждом выстреле углы вылета разные, в результате - разброс пуль по вертикали (а при стрельбе из пистолета и револьвера еще и по горизонтали).

Следовательно, чтобы добиться кучной и стабильной стрельбы, необходимо выработать умение правильно и однообразно изготавливаться перед каждым выстрелом, производить тщательную индивидуальную подгонку винтовочных прикладов и пистолетных ортопедических рукояток.

Образование угла вылета представляет собой очень сложное явление, зависящее не только от отдачи оружия, но и от вибрации ствола.

При сгорании заряда и возникающем при этом ударе пороховых газов ствол начинает вибрировать. Чем тоньше ствол, тем больше он вибрирует; чем массивнее (как, например, у произвольных винтовок), тем вибрация меньше. Явление вибрации заключается в том, что все точки ствола совершают некоторые колебания относительно своего обычного положения. При этом размах колебаний точек, расположенных по всей длине ствола, различен. Оказывается, есть такие точки на стволе, которые вообще не колеблются, - так называемые узловые (рис. 33). Вместе с другими участками ствола совершает колебание и дульная его часть. Поскольку волнообразные колебания ствола начинаются раньше, чем пуля вылетает из него, окончательное направление пули зависит от того, какая фаза колебаний дульной части ствола совпадает с моментом ее вылета.

Схематическое изображение вибрации ствола при выстреле
Рис. 33 - Схематическое изображение вибрации ствола при выстреле

Таким образом, величина угла вылета в значительной степени зависит от вибрации ствола. Если при своем колебании дульная часть его в момент вылета пули направлена выше, чем до выстрела, то угол вылета, возникший при вибрации, положительный, если ниже, - отрицательный.

Собственно говоря, стрелку совершенно безразлично, какой угол вылета получается при стрельбе - положительный или отрицательный. Важно, чтобы он был относительно постоянным и не было большого разброса пуль. Однообразия в углах вылета можно добиться при отладке оружия так, чтобы ствол мог испытывать колебания (вибрацию) всегда однообразно. Для этого ствол так подгоняют к цевью, чтобы между ними был зазор либо поставлен сальник, который позволит стволу соприкасаться с цевьем только в определенном месте. Нужно следить, чтобы в зазор между цевьем и стволом не попало постороннее твердое тело (камешек, сгустившаяся смазка с пылью и т.п.), которое может нарушить свободную вибрацию ствола. К таким же последствиям могут привести коробление ложи от разбухания или усушки либо временная деформация ее, вызванная сильным нагревом ствола при продолжительной стрельбе в ускоренном темпе.

Поэтому очень важно выработать привычку обстоятельно проверять и осматривать свою винтовку до стрельбы и во время нее, обращая внимание главным образом на посадку ствола в ложе винтовки.

Нужно отметить, что отдача и вибрация ствола существенно влияют на меткость при стрельбе с использованием упора. Практика показывает, что при переходе с жесткого упора на мягкий и наоборот соприкасание винтовки с упором дальше либо ближе к дульной или казенной части заметно сказывается и на кучности боя, и на меткости стрельбы - на изменении средней точки попадания (СТП). Чтобы избежать здесь неожиданных перемещений СТП и разброса пуль, лучше всего винтовку на него не класть, а использовать упор в качестве подставки для предплечья и кисти левой руки. Причем использование упора не должно мешать обычной изготовке стрелка.

2.3.1 Траектория полета пули

Пуля, получив при вылете из канала ствола определенную начальную скорость, стремится по инерции сохранить величину и направление этой скорости. Если бы полет пули проходил в безвоздушном пространстве и на нее не действовала сила тяжести, пуля двигалась бы прямолинейно, равномерно и бесконечно. Однако на пулю, летящую в воздушной среде, действуют силы, которые изменяют скорость полета и направление движения. Этими силами являются сила тяжести и сила сопротивления воздушной среды (рис. 34).

Силы, действующие на пулю во время ее полета
Рис. 34 - Силы, действующие на пулю во время ее полета

В результате совместного действия этих двух сил пуля теряет скорость и изменяет направление своего движения, перемещаясь по кривой линии, проходящей ниже направления оси канала ствола.

Линия, которую описывает в пространстве центр тяжести движущейся пули (снаряда), называется траекторией.

Баллистика рассматривает траекторию над (или под) горизонтом оружия - воображаемой бесконечной горизонтальной плоскостью, проходящей через точку вылета (рис. 35).

Горизонт оружия
Рис. 35 - Горизонт оружия

Движение пули, а следовательно, и форма траектории зависят от многих условий. Поэтому необходимо прежде всего рассмотреть, как действуют на пулю в отдельности сила тяжести и сила сопротивления воздушной среды.

Действие силы тяжести. Представим, что на пулю, вылетевшую из канала ствола, не действует никакая сила. В таком случае она двигалась бы по инерции бесконечно, равномерно и прямолинейно по направлению оси канала ствола и за каждую секунду пролетала бы одинаковые расстояния с постоянной скоростью, равной начальной. Тогда, если бы ствол оружия был направлен прямо в цель, пуля, следуя в направлении оси канала ствола, непременно попала бы в нее (рис. 36).

Движение пули по инерции (если бы не было силы тяжести и сопротивления воздуха)
Рис. 36 - Движение пули по инерции (если бы не было силы тяжести и сопротивления воздуха)

Допустим теперь, что на пулю действует только одна сила тяжести. Тогда она, как и всякое свободно падающее тело, начнет падать вертикально вниз.

Как известно из механики, высота падения

H = gt2 / 2

где g - ускорение силы тяжести (9,8 м/сек2), t - время в секундах.

Так, за 1 сек. пуля упадет вниз на 9,8*12 / 2 = 4,9 м, за 2 сек. - 9,8*22 / 2 = 19,6 м, за 3 сек. - 44,1 м, за 4 сек. - 78,4 м и т.д. (рис. 37).

Падение пули (в пустоте) под действием силы тяжести
Рис. 37 - Падение пули (в пустоте) под действием силы тяжести

Если предположить, что во время полета по инерции в безвоздушном пространстве на пулю действует сила тяжести, то под ее действием пуля опустится ниже линии продолжения оси канала ствола в первую секунду на 4,9 м, во вторую - на 19,6 м и т.д. Тогда, если навести оружие на цель, пуля пролетит под целью (рис. 38).

Движение пули (если бы на нее действовала сила тяжести, но не действовало сопротивление воздуха)
Рис. 38 - Движение пули (если бы на нее действовала сила тяжести, но не действовало сопротивление воздуха)

Поэтому, чтобы пуля пролетела определенное расстояние и попала в цель, необходимо направить ствол оружия куда-то выше цели. Для этого нужно, чтобы ось канала ствола и плоскость горизонта оружия составляли некоторый угол, который называется углом возвышения (рис. 39).

Угол возвышения (траектория пули в безвоздушном пространстве)
Рис. 39 - Угол возвышения (траектория пули в безвоздушном пространстве)

Как видно на рис. 39, траектория пули в безвоздушном пространстве, на которую действует сила тяжести, представляет собой правильную кривую - параболу. Самая высокая точка траектории над горизонтом оружия называется ее вершиной. Часть кривой от точки вылета до вершины называется восходящей ветвью. Такая траектория отличается тем, что восходящая и нисходящая ветви совершенно одинаковы, а угол бросания и угол падения равны.

Действие силы сопротивления воздушной среды. На первый взгляд кажется маловероятным, чтобы воздух, обладающий столь малой плотностью, мог оказывать существенное сопротивление движению пули и тем самым значительно уменьшать ее скорость.

Однако опыты показали, что сила сопротивления воздуха, действующего на пулю, выпущенную из 7,62-мм винтовки, составляет большую величину - 3,5 кг.

Поскольку пуля весит всего лишь несколько граммов, становится очевидным большое тормозящее действие, которое оказывает воздух на летящую пулю.

Во время полета пуля расходует значительную часть своей энергии, чтобы раздвинуть частицы воздуха. Снимок пули, летящей со сверхзвуковой скоростью (свыше 340 м/сек), показывает, что перед ее головной частью образуется уплотнение воздуха (рис. 40). От этого уплотнения расходится во все стороны головная баллистическая волна. Частицы воздуха, скользя по поверхности пули и срываясь с ее боковых стенок, образуют сзади пули зону разреженного пространства. Стремясь заполнить образовавшуюся пустоту, частицы воздуха создают завихрения, в результате чего за пулей тянется хвостовая волна.

Фотоснимок пули, летящей со сверхзвуковой скоростью (свыше 340 м/сек)
Рис. 40 - Фотоснимок пули, летящей со сверхзвуковой скоростью (свыше 340 м/сек)

Уплотнение воздуха впереди головной части пули тормозит ее полет, разреженная зона сзади засасывает ее и еще больше усиливает торможение; стенки пули испытывают трение о частицы воздуха, что также замедляет ее полет. Равнодействующая этих трех сил и составляет силу сопротивления воздуха. Насколько велико действие сопротивления воздуха на полет пули, можно судить по графику, изображенному на рис. 41.

Окончательная скорость легкой и тяжелой пуль при стрельбе из 7,62-мм служебной винтовки
Рис. 41 - Окончательная скорость легкой и тяжелой пуль при стрельбе из 7,62-мм служебной винтовки

Следовательно, под действием силы сопротивления воздуха траектория пули теряет форму правильной параболы - теперь она выглядит несимметричной кривой: вершина делит ее на две неравные части, причем восходящая ветвь всегда длиннее и отложе нисходящей. При стрельбе на средние дистанции можно условно принимать соотношение длины восходящей ветви траектории к нисходящей как 3:2.

2.3.2 Действие сопротивления воздуха на пулю продолговатой формы

Чтобы сопротивление воздуха меньше тормозило полет пули, нужно уменьшить ее калибр и увеличить вес. Вот чем объясняется появление пули продолговатой формы.

Как действует на такую пулю сила сопротивления воздуха? Для этого нужно знать не только величину этой силы, но и направление, в котором она действует, и точку ее приложения.

Пуля при полете стремится по инерции сохранить то направление своей продольной оси, которое было ей придано стволом.

Если бы пуля летела в безвоздушном пространстве, то направление ее продольной оси было бы неизменным и пуля падала бы на землю не головной частью, а дном (рис. 42).

Направление оси пули в безвоздушном пространстве
Рис. 42 - Направление оси пули в безвоздушном пространстве

Однако под действием силы сопротивления воздуха полет ее происходит иначе. В первый момент, когда пуля вылетает из канала ствола, сопротивление воздуха только тормозит ее движение (рис. 43, а). Но как только под влиянием силы тяжести она станет опускаться, частицы воздуха начнут давить не только на головную часть, но и на боковую ее поверхность (рис. 43, б).

Действие силы сопротивления воздуха на пулю
Рис. 43 - Действие силы сопротивления воздуха на пулю:
а - в самом начале ее полета; б - во время ее полета.

Чем больше пуля опускается, тем большая часть ее боковой поверхности подвергается действию сопротивления воздуха. А так как частицы воздуха оказывают значительно большее давление на головную часть, чем на хвостовую, они стремятся опрокинуть ее головной частью назад (рис. 44).

Опрокидывающее действие силы сопротивления воздуха на летящую пулю
Рис. 44 - Опрокидывающее действие силы сопротивления воздуха на летящую пулю

Следовательно, сила сопротивления воздуха не только тормозит полет пули, но и стремится опрокинуть ее головную часть назад. И чем больше скорость пули и она длиннее, тем сильнее опрокидывающее действие воздуха. Вполне понятно, что при таком действии пуля в полете начнет кувыркаться (рис. 45): подставляя потоку воздуха то одну, то другую сторону, она будет быстро терять скорость. В результате дальность полета будет небольшой, а кучность - неудовлетворительной.

Полет невращающейся продолговатой пули в воздухе
Рис. 45 - Полет невращающейся продолговатой пули в воздухе

2.3.3 Вращение пули вокруг своей продольной оси

Известно, что тело приобретает значительную устойчивость, если ему придать быстрое вращательное движение вокруг собственной оси. Примером устойчивости вращающегося тела может служить игрушка "волчок". Если придать ему быстрое вращательное движение вокруг своей оси, он будет устойчиво стоять на заостренном конце.

Чтобы пуля приобрела способность бороться с опрокидывающим действием силы сопротивления воздуха, сохраняла устойчивость в полете, ей также необходимо придать быстрое вращательное движение вокруг продольной оси. Пуля приобретает его благодаря винтообразным нарезам в канале ствола оружия. Под действием давления пороховых газов пуля продвигается по каналу вперед, одновременно вращаясь вокруг своей продольной оси. По вылете из ствола она по инерции сохраняет полученное движение - поступательное и вращательное.

Не вдаваясь в подробности физических явлений, связанных с действием сил на тело, испытывающее сложное движение, необходимо все же сказать, что пуля в полете совершает правильные колебания и своей головной частью описывает вокруг траектории окружности (рис. 46). При этом продольная ось пули как бы следит за траекторией, описывая вокруг нее коническую поверхность (рис. 47).

В результате двух вращательных движений пуля постепенно поворачивает головную часть вправо (в сторону вращения)
Рис. 46 - В результате двух вращательных движений пуля постепенно поворачивает головную часть вправо (в сторону вращения)


Полет вращающейся пули в воздухе
Рис. 47 - Полет вращающейся пули в воздухе

Если применить законы механики к летящей пуле, то станет очевидно, что чем больше скорость движения пули и чем она длиннее, тем сильнее воздух стремится опрокинуть ее. Поэтому патронам разного типа необходима различная скорость вращения. Так, легкая пуля, выпущенная из служебной винтовки, имеет скорость вращения 3604 об/сек, а из малокалиберной винтовки - только 830 об/сек.

Однако вращательное движение пули, столь необходимое для придания ей устойчивости во время долета, имеет и свои отрицательные стороны.

На быстро вращающуюся пулю, как мы уже знаем, непрерывно оказывает опрокидывающее действие сила сопротивления воздуха, в связи с чем головная часть пули описывает вокруг траектории окружность. В результате сложения этих двух вращательных движений возникает новое движение, отклоняющее ее головную часть в сторону от плоскости стрельбы (вертикальную плоскость, проходящую через ось канала ствола) (см. рис. 46). При этом одна боковая поверхность пули подвергается давлению частиц воздуха больше, другая меньше. Это и отклоняет пулю в сторону. Боковое отклонение вращающейся пули от плоскости стрельбы в сторону ее вращения называется деривацией.

По мере удаления пули от дульного среза оружия величина деривационного отклонения ее быстро и прогрессивно возрастает.

При стрельбе на ближние и средние дистанции деривация не имеет большого практического значения. Так, при стрельбе на дистанцию 300 м деривационное отклонение равно 2 см, на дистанцию 600 м - 12 см. Деривацию нужно учитывать только при особо точной стрельбе на дальние расстояния, внося соответствующие поправки в установку прицела.

Юрьев А.А. "Пулевая спортивная стрельба"

Издание 3-е, переработанное и дополненное

К оглавлению На предыдущую страницуЧитать далее
Пулевая стрельба, Федерация стрельбы Украины, Ukrainian Shooting Federation, соревнования по пулевой стрельбе, каталог оружия украины, shooting пулевой стрельбы, правила стрельбы Украины, shooting украины, федерация спортивной стрельбы, федерация спортивной стрельбы украины, спортивная стрельба, международная федерация пулевой стрельбы, международная федерация стрелкового спорта, федерація стрільби україни, shooting-uakraina, чемпионаты мира по стрельбе, украинский стрелковый сайт, Ukrainian-Shooting
К литературе ФорумНа Главную