Затвор — сердце оружия. Часть 1.
Затвор, наряду со стволом – это узел, обеспечивающий безопасность оружия для пользователя. Он, в сочетании с механизмом запирания/отпирания, представляет, можно сказать, сердце оружия.
Ствол и движущийся по стволу снаряд (пуля или дробь) – это, по сути дела, двигатель внутреннего сгорания, в котором ствол – это цилиндр, а снаряд – поршень.
Условия, в которых работает этот двигатель (иногда его называют «баллистическим двигателем») – практически экстремальные. Температура горения пороха составляет 3000 - 3200° С, что вдвое превышает температуру плавления стали. Максимальное давление порохового газа в канале ствола 12 калибра (патроны «магнум» с длиной гильзы 76 или 89 мм) составляет в среднем 1050 бар (кг/см2). При таком давлении сила, действующая на зеркало затвора (или щиток колодки) доходит до 2900 кг.
Таким образом, затвор в огнестрельном оружии должен обеспечить ПРОЧНОЕ и ПЛОТНОЕ запирание.
Прочность запирания – это способность выдерживать силовые нагрузки при выстреле.
Плотность – это способность предотвращать прорыв порохового газа в механизмы оружия.
Эти качества затвора определяют безопасность оружия для пользователя, и поэтому подлежат обязательной проверке по методике ГОСТ Р 50529-2015 «Оружие гражданское и служебное огнестрельное, устройства производственного и специального назначения. Требования безопасности и методы испытаний на безопасность».
Прочность обеспечивают два фактора:
1. Соответствующие прочностные характеристики материалов, из которых изготавливают детали узла запирания.
2. Достаточная площадь опорных поверхностей, воспринимающих силу давления порохового газа.
В автоматическом оружии затвор, как правило, изготавливают из высококачественных легированных сталей. Например, затвор карабина «Тигр» сделан из стали 30ХРА (высококачественная сталь, легированная хромом и бором) и закален до высокой твердости (43,5 – 51,5 по Роквеллу, шкала С). Твердость особо важна потому, что опорные поверхности работают на смятие.
Площадь опорных поверхностей увеличивают за счет увеличения числа боевых упоров.
Это может быть переход с запирания двумя боевыми упорами на три боевых упора; к тому же опора на три поверхности обеспечивает стабильность положения затвора и способствует повышению кучности стрельбы. Впервые запирание на три боевых упора как средство повышения кучности стрельбы было использовано Е. Ф. Драгуновым в спортивных винтовках серии «Стрела», «Тайга», «Зенит» и перешло на винтовку СВД (Рис. 1).
Рисунок 1. Три боевых упора затвора (4) винтовки СВД дают площадь опорных поверхностей примерно в 1,5 раза больше, чем у автомата АК. Три опорных поверхности образуют «треугольник устойчивости», что способствует повышению кучности.
В оружии под мощные патроны используют многорядное запирание. В карабинах Weatherby Mark V – запирание в три ряда; в нашем карабине МР-142 – двухрядное запирание (Рис. 2). Недостатком многорядного запирания является технологическая сложность: для того, чтобы обеспечить прилегание по всем рядам боевых упоров, необходима либо высокая точность изготовления этих элементов, либо трудоёмкая слесарная подгонка.
Рисунок 2. Двухрядное запирание карабина МР-142К («Байкал» 142 «Ирбис») позволяет использовать мощные патроны (изготавливался в калибре 9,3 х 64 мм Brenneke).
В гладкоствольном охотничьем оружии появляется дополнительная проблема с компоновкой узла запирания: цилиндрическая форма патрона. То есть, диаметр переднего торца патрона практически равен диаметру устья патронника, что требует чёткого направления патрона при досылании. В противном случае возникает такая задержка, как утыкание патрона.
В «классике», магазинных и самозарядных ружьях Дж. Браунинга моделей Remington 11-48 и Auto 5, за казённым срезом ствола имеется достаточно длинная казенная муфта, в которую крепится (на резьбу или на прессовую посадку) ствол. Она образует своего рода «козырек», который ограничивает подъем переднего конца патрона и направляет его в устье патронника. В казенной муфте выполнена опорная поверхность для боевого упора (Рис. 3).
Рисунок 3. Ружье Browning Auto 5. Запирающий клин F сцеплен с казенной муфтой A. Цилиндрическая поверхность казенной муфты A ограничивает подъём патрона, обеспечивая надёжное досылание.
При такой компоновке, когда боевой упор сцепляется с казенной муфтой (фактически напрямую со стволом), ствольная коробка получается разгруженной, и её зачастую делают из высокопрочного алюминиевого сплава, выигрывая при этом в весе ружья.
Схожее решение использовалось в ружьях компании Blaser: запирание по патенту Егера (Jaeger) 1906 года. Сила давления на «зеркало» затвора передается на ствол, что позволяет делать затворную коробку (колодку) из алюминиевого сплава (Рис. 4).
Рисунок 4. Схема запирания по патенту Егера. Выступ в верхней части казенника SBL в запертом положении входит в ответный паз на стволе; при этом сила давления пороховых газов не передается на колодку (затворную коробку).
В ружьях «Сайга-20» и «Сайга-12» опорные поверхности для боевых упоров выполнены там же, где и у базовой конструкции: в передней части ствольной коробки. На ствольной же коробке образован и «козырек», выполняющий функцию направления патрона в патронник (Рис. 5).
Рисунок 5. Казенная часть ружья «Сайга-12». Красной окружностью выделен «козырек», обеспечивающий направление патрона при досылании и паз, предотвращающий поворот передней части затвора.
Еще одна особенность узла запирания ружей «Сайга-20»/»Сайга-12» - головная часть затвора разделена на подвижную (вращающуюся), на которой расположены боевые упоры, и переднюю невращающуюся, на которой располагается выбрасыватель (Рис. 6). Такая конструкция позволяет свести к минимуму экстракторный выем на казенном срезе ствола и предотвратить тем самым раздутие гильзы.
Рисунок 6. Головная часть затвора ружья «Сайга-12» разделена на вращающуюся, с боевыми упорами, и невращающуюся, с выбрасывателем.
Плотное запирание обеспечивается за счет жесткости узла запирания. Жесткость – это характеристика, определяемая как отношение деформации к приложенной нагрузке. Применительно к узлу запирания жесткость тем выше, чем меньше расстояние от зеркала затвора до опорных поверхностей ствольной коробки (казенной муфты), взаимодействующих с боевыми упорами затвора и чем больше площадь поперечного сечения нагруженной части затвора.
В настоящее время эталоном жесткости узла запирания является затвор, запираемый поворотом относительно продольной оси, с расположенными в головной части боевыми упорами: конструкция, являющаяся базой для образцов на основе системы Калашникова (Рис. 7).
Рисунок 7. Конструкция затвора систем Калашникова обеспечивает максимальную жёсткость запирания за счет малого расстояния между зеркалом затвора и боевыми упорами.
Аналогичную компоновку можно видеть в ружьях системы «Бенелли» (Рис. 8).
Рисунок 8. Затвор системы «Бенелли» (конструкция Бруно Чиволано). Боевые упоры расположены в головной части затвора (выделено окружностью).
Михаил Драгунов, ижевский оружейник
Читайте продолжение статьи "Сердце оружия" по ссылке.