Характеристика патронов к гладкоствольным ружьям.
Глава VII. В которой рассказывается о баллистических характеристиках — важнейших критериях качества и безопасности охотничьего патрона
Подготовленный читатель, очевидно, знает, что слово «баллистика» происходит от греческого «ballo» — бросаю и представляет собой науку о движении снарядов, пуль и других метаемых тел при выстреле. Современная баллистика — предмет довольно сложный — различает внутрибаллистические и внешнебаллистические характеристики выстрела. Совсем как в торговле, где существуют внутренние и внешние торговые отношения. И так же, как в торговле, хорошие внутрибаллистические характеристики ещё не гарантируют столь же хороших внешнебаллистических параметров. Но связь между ними, бесспорно, имеется, причём самая тесная.
Искусство специалиста по баллистике, конструктора или изготовителя патрона в том и заключается, чтобы определить эти связи, так подобрать все элементы боеприпаса, в первую очередь пороховой заряд и КВ, чтобы получить оптимальные внутри- и внешнебаллистические характеристики выстрела под определённый тип оружия. Это искусство сродни, скорее всего, мастерству пивовара, который, варьируя различные компоненты, добивается требуемых вкусовых качеств любимого большинством мужского населения пенного напитка. Разница только в том, что баллистические характеристики патрона плохо поддаются вкусовому восприятию. Для оценки параметров выстрела, а также автономных характеристик выходного импульса КВ и порохового заряда необходимы соответствующий инструментарий и сложная аппаратура.
Давно известно, что охотники, в широком смысле этого слова, — непоседливое, беспокойное племя. Поэт и философ Семён Терц как-то воскликнул: «Что такое жена?! Жена — это гвоздь в стуле, спокойно посидеть не даст!» Создается впечатление, что из стульев, на которых сидят охотники, во все стороны торчат гвозди. Авторы с большим уважением относятся к бывалым охотникам, в домашних условиях и довольно удачно изготавливающим, так сказать, «самогонным» способом боеприпасы для своего любимого ружья. О качестве охотничьего патрона они привыкли судить по своим субъективным ощущениям при выстреле и по конечному результату: большой или малой отдаче, дульному дыму и пламени, звуку, точности попадания с различных дистанций в того или иного зверя или птицу. При этом основную массу стрелков-охотников мало интересуют количественные показатели, определяемые заводами-изготовителями и испытательными лабораториями. Очевидно, только им самим известны способы и показатели, по которым они оценивают характеристики своего «самопального» патрона. Возможно, это толщина пробитой доски, размеры дырок в шапке приятеля или число осколков от опорожнённой бутылки. Здесь важно только не перестараться, помня об одной старой инструкции для начинающих лыжников. Первая заповедь инструкции гласит: «Не старайся спуститься с горы раньше своих лыж!». Это мудрое предостережение, перефразированное для самодеятельных мастеров-патронщиков, звучит так: «Не старайтесь сделать выстрел, в результате которого нанесёте себе травму большую, чем дичи, по которой стреляете!» А чтобы этого не случилось, необходимо разобраться во внутри- и внешнебаллистических характеристиках охотничьего патрона, и, как подбором комплектующих элементов боеприпаса регулировать параметры выстрела. Итак, внутрибаллистические характеристики – это параметры процесса выстрела внутри канала ствола. К ним относятся: максимальное давление пороховых газов в зарядном камере P&fin(н)in& и его разброс D&fin(pm)in&; время выстрела T&fin(b)in&, исчисляемое от момента воздействия ударника спускового механизма на капсюль до вылета снаряда из ствола; фронт нарастания давления пороховых газов T&fin(ф)in& – время от начала подъёма давления до максимального значения Р&fin(м)in&. Специально для испытательного патрона введён ещё один параметр — давление в канале ствола на расстоянии 160 мм от зеркала затвора. Испытательный патрон, как известно, используется для контроля прочности ружей при выпуске их на оружейном заводе. Внешнебаллистические характеристики — параметры выстрела вне канала ствола: начальная скорость полёта снаряда (пули, дроби) на срезе канала ствола Т&fin(о)in&; скорость полёта снаряда на расстоянии 10 м от дульного среза V&fin(10)in&; эффективная дальность выстрела L&fin(з)in&; кучность стрельбы (поперечник рассеивания) дробового и пулевого патронов на расстояниях 35 и 45 м соответственно. В таблице приведены предельные значения основных баллистических характеристик охотничьих патронов 12, 16 и 20-го калибров, установленные в соответствии с требованиями ПМК (Постоянной международной комиссии Брюссельской конвенции по взаимному признанию клейм ручного огнестрельного оружия) и нормативно-технической документации (НТД) на патроны. При рассмотрении этих характеристик можно заметить, что, как правило, внутрибаллистическим характеристикам предшествуют слова «не более», а внешнебаллистическим — «не менее». Например, среднее максимальное давление Р&fin(м)in&. &fin(ср)in&., наибольшее максимальное давление Р&fin(м.)in& наиб, дульное давление Р&fin(д)in& не должны превышать предельных значений, определяющих безопасность и комфортность выстрела. Наоборот, скорость полёта пули (дроби) V&fin(0)in&, V&fin(10)in&, эффективная дальность, кучность определяют эффективность выстрела и должны быть не менее определенных значений.
Хотя имеются и исключения, как известно, подтверждающие правило. Например, максимальное давление для испытательного патрона не должно быть менее определённого значения. Кстати, такое же ограничение может быть установлено для патронов, предназначенных для самозарядных ружей. Поперечник рассеивания для пулевого патрона, наоборот, не должен превышать определенного значения, в отличие от других внешнебаллистических характеристик.
Остановимся кратко на методах определения основных баллистических характеристик.
Баллистический стволМаксимальное давление пороховых газов при выстреле и скорость полёта пули или дробового снаряда определяются стрельбой из специального баллистического ствола, снабжённого приспособлениями для крепления датчиков давления (крешерных или пьезодатчиков), а также проволочных, фото-, тензо- или иных преобразователей для оценки V&fin(0)in& и V&fin(10)in&.
Традиционным и до сих пор широко распространённым является крешерный метод определения давления, где о нём судят по изменению высоты (обжатию) медных крешерных столбиков. Однако этот метод давно устарел и более прогрессивным и точным признан пьезометрический метод, использующий пьезодатчики, электрический сигнал которых пропорционален действующему на них давлению. Полученный сигнал усиливается, преобразуется с помощью специальной высокочастотной аппаратуры типа «Нейва» и выводится на экран электронного запоминающего осциллографа. По кривой давления на экране осциллографа определяются максимальное и дульное давления P&fin(м)in& и P&fin(д)in& , а также временные баллистические характеристики Т&fin(в)in&, Т&fin(ф)in&. Скорости полёта снаряда определяются путём деления базового расстояния между двумя последовательно разрываемыми датчиками на время полёта снаряда от одного датчика к другому. Время фиксируется точными электронными измерителями времени, например электронным частотомером.
Кучность стрельбы дробовых патронов определяется как частное от деления числа пробоин на мишени размером 1,2x1,2 м, укладывающихся в круг диаметром 0,75 м, на общее число дробин в снаряде и выражается в процентах. Стрельба при этом ведётся, как правило, с 35 м, средняя кучность Кср определяется как среднее арифметическое из 10 выстрелов. Поперечник рассеивания (П) для пулевых патронов определяется стрельбой 10 патронами по одной мишени с расстояния 45 или 50 м; поперечник рассеивания — это расстояние в сантиметрах между двумя наиболее удалёнными друг от друга пробоинами. Таким образом, мы ознакомили читателя с требованиями, предъявляемыми к основным баллистическим характеристикам охотничьих патронов к гладкоствольным ружьям, и с методами определения важнейших из них. Осталось самое малое — понять, от чего зависят баллистические характеристики и как обеспечить их оптимальные значения, то есть, попросту говоря, как изготовить качественный патрон. Это всё равно, что начинающему шахматисту, только что выучившему, как ходят фигуры, осталось совсем немного — научиться играть. Начнём учиться. На баллистические характеристики охотничьего патрона оказывают влияние различные факторы. Во-первых, индивидуальные свойства комплектующих элементов: пороха, КВ, гильзы, пыжей, дроби (пули). Во-вторых, степень оптимальности сочетания в патроне этих элементов. Например, для патрона с пулей Полева предпочтителен более «тупой» порох, чем для дробового патрона; для спортивного патрона на быстрогорящем порохе нужен более мощный КВ, чем для охотничьего, и т.п. В-третьих, культура производства, то есть точность взятия навесок пороха и дроби, обеспечение равномерности поджатия пороховой прокладки (плотности заряжания). В конечном итоге, при применении бездымных порохов основной баллистической характеристикой, определяющей качество патрона, является скорость полета снаряда при безопасном для прочности ружья и обеспечивающим комфортность стрельбы (низкую отдачу) давлении.
Какие же факторы оказывают наибольшее влияние на эти характеристики? Как показывает опыт, на давление в основном влияют следующие факторы: увеличение массы дроби на 1 г при использовании бездымного пороха повышает давление на 1,2...1,8 МПа (12...18 кгс/см&fiv(2)iv&) для патрона 12-го-калибра, на 1,7...2,5 МПа (17...25 кгс/см&fiv(2)iv&) – для 16-го калибра и на 2,5...4,0 МПа (25...40 кгс/см&fiv(2)iv&) – для 20-го калибра; увеличение твёрдости дроби может повысить давление до 15 %; разные по мощности КВ могут дать разницу в давлении при прочих равных условиях до 10 МПа (100 кгс/см&fiv(2)iv&); повышенный зазор между гильзой и патронником ружья приводит к снижению давления и повышению пламенности выстрела; увеличение плотности заряжания (усилия поджатия пороховой прокладки) приводит к повышению скорости горения пороха и соответственно давления; к увеличению давления приводит также повышение плотности войлочных и древесно-волокнистых пыжей за счёт их осалки и увеличения диаметра.
Увеличение скорости полёта пули или дробового снаряда, как правило, происходит при применении более мощных КВ, увеличении плотности заряжания, повышении обтюрирующей способности пыжей, уменьшении разницы между диаметрами патронника и гильзы. Увеличение заряда пороха до определённых размеров влечёт за собой увеличение скорости. Так, порох «Сокол» при увеличении навески на 0,05 г повышает давление на 1,7...2,4 МПа (17...24 кгс/см&fiv(2)iv&) и скорость на 3...5 м/с в патроне 12-го калибра. Ещё больше это увеличение сказывается для 16-го и 20-го калибров: для 16-го калибра — 1,7...2,6 МПа (17...26 кгс/см&fiv(2)iv&) и 6...7 м/с, для 20-го калибра – 3 МПа (30 кгс/см&fiv(2)iv&) и 10 м/с.
Естественно, для увеличения массы заряда пороха существуют определённые пределы. С одной стороны, это повышение давления в патроннике и стволе до опасных пределов, с другой — для некоторых марок порохов при увеличении навески давление в патроннике может резко и не возрастать, однако при этом происходят выброс и догорание пороха в стволе. Это явление приводит к повышению пламенности выстрела и отдачи при очень незначительном повышении скорости. В связи с этим следует отметить, что этого недостатка, присущего, кстати, пороху «Сокол», лишены более эффективные пороха семейства «Сунар» Казанского НИИ химических продуктов.
Кучность (рассеиваемость) и эффективная дальность охотничьих выстрелов из гладкоствольного оружия могут регулироваться массой заряда и маркой пороха, но наибольшее влияние на эти параметры оказывают, при прочих равных условиях, конструкция пыжей и в значительно меньшей степени форма и твёрдость дроби.
Совсем иная ситуация с пулевым патроном, где определяющим фактором является именно конструкция пули (калиберная или подкалиберная, наличие или отсутствие стабилизатора и обтюратора).
Совершенно очевидно, что патроны с пыжом-контейнером для дроби обеспечивают большие дальность и кучность выстрела на предельной дистанции, однако не для всех видов охоты такая конструкция боеприпаса является оптимальной. В то же время для зверовой охоты, пожалуй, предпочтительнее наиболее универсальный подкалиберный пулевой патрон с пыжом-контейнером и стабилизатором, особенно для стрельбы из самозарядного оружия или ружей с полным чоком.
Осциллограмма процесса выстрела (р = f(t))Описание влияния всех возможных факторов и компонентов охотничьего боеприпаса, а также их взаимосвязей на баллистические характеристики выстрела можно продолжать бесконечно долго. Однако не следует обольщаться, что, прочитав всё здесь написанное (и даже то, что могло быть ещё написано), можно сразу и безоговорочно изготовить патрон с заранее заданными баллистическими характеристиками. Кроме знаний нужен опыт, и немалый. Чтобы научиться ездить на велосипеде, необходимо, по крайней мере, на него сесть и упасть (и не раз). А вообще, при изготовлении охотничьего боеприпаса, как, впрочем, и в любом другом деле, следует руководствоваться известным принципом: делай хорошо, а плохо получится. Совсем как у хозяйки на кухне: есть хорошее пышное тесто, приготовлены вкусная начинка и разные специи, имеется тетрадочка с бесподобными рецептами, а пирог, чтоб его чёрт побрал, не вышел. Ну, ничего, получится в следующий раз, может быть.
В среде производителей охотничьих и спортивных патронов всё уже сделано, чтобы с данными комплектующими добиться оптимального варианта выстрела, оставаясь в избранной ценовой нише. Только мощные производства могут позволить себе иметь дорогостоящую приборно-экспериментальную базу для исследования баллистических характеристик патрона. Даже тогда, когда у вас есть аптекарские весы, навойник, прибор «Диана» и сосновая доска в соседском заборе, не считайте, что вы обладаете всем необходимым для экспериментов в патронном производстве. Если уж вы вынуждены делать патроны для себя, то неукоснительно придерживайтесь рекомендаций завода-изготовителя.