Швидкість віддачі зброї. Вплив на віддачу рушниці. Темп стрілянини і навіщо знадобилася лафетна схема
Взятися за цю статтю мене підштовхнули "кочуючі" з давнього часу від видання до видання усталені стереотипні висловлювання багатьох авторів на кшталт: "застосування нового пороху дозволяє знизити дульний тиск і зменшити віддачу на 10-15%", "завдяки наявності газовідвідного механізму2 -25%" тощо. На жаль, ці цифри мають мало спільного з реальністю і часто схожі на рекламу мухи, яка видається за "великий африканський мух". При цьому для вимірювання величини віддачі використовується розмірність енергії (Дж, кгс.м), що далеко не завжди коректно відображає реальну віддачу, що відчувається нами.
Весь процес від початку пострілу до удару кулі із ствола відбувається так швидко, що користувач зливається в один ефект. Фактично віддача зброї складається з декількох часткових процесів. З цієї причини проблема віддачі зброї не може бути спрощена схематично тільки на той момент, коли ракета виходить зі стовбура, і коли суб'єктивне сприйняття удару пострілу та віддача здається користувачеві єдиним явищем.
Не можна нехтувати або навіть недооцінювати вищезгадані ефекти, що випливають із правил внутрішньої балістики, що викликають рух гармати з пострілом, що все ще знаходиться в отворі. Рухи зброї, навіть коли снаряди проходять через свердловину, мають безумовно об'єктивний вплив на точність стрілянини, а стрілок, коли він недооцінюється, може фактично помилитися.
Нижчевикладене в першу чергу стосується гладкостволок, нарізної зброївсе відбувається подібним чином, хоча можуть бути помітні відмінності.
Фізика зі шкільного курсу:
Для деякого спрощення наших міркувань та фізичної моделі процесу будемо вважати, що зброя в момент пострілу не притиснута (притиснута дуже слабо) до плеча і ми лише підтримуємо її руками на вазі. Насправді ми мало погрішимо проти істини, тому що навіть якщо зброя притиснута до плеча дуже щільно, це слабко позначається на сприйнятті віддачі і, головне, ніяк не відбивається на порівняльних результатах, які нас цікавлять під час стрільби з різної зброїрізними боєприпасами.
Деякі ефекти на точність стрілянини шляхом переміщення зброї та, зокрема, кулі з гирла можуть бути дуже точними у дуже фундаментальному ключі. Крім описаних індивідуальних дій стрілка є також технічні причини. Наприклад, збільшення розсіювання відбувається навіть у тому випадку, якщо передня частина стосується головним чином розташування, відмінного від камери патрона, оскільки осцилюючий циліндр відбивається в точці зіткнення від переднього краю, а радіальний рух надає несприятливий вплив на ракети при проходженні через рот.
"Сила дії дорівнює та протилежна за напрямом силі протидії"- добре знайомий багатьом третій закон Ньютона. Або інакше - закон збереження імпульсу. Нехай є нерухома рушниця з патронами, якщо дріб (куля), а також пижі і прокладки разом з нею, загальною масою Mдр покинули стовбур рушниці зі швидкістю Vдр, потім стовбур "покинули" порохові гази масою Mпор із середньою швидкістю Vпор, то рушниця (з залишилася гільзою і патронами) масою Мруж з нерухомим стволом (одностволка, двостволка, газовідведення та інші) придбає в протилежному напрямку швидкість Vруж, яка легко визначається з формули.
Тому необхідно підтримувати зазор між основним та переднім, від 0, 3 до 0, 5 мм. Як протистояти чи виключати вплив внутрішньої балістики на точність зйомки? Насамперед, необхідно реалізувати об'єктивні процеси та взяти до уваги їхні дії.
Необхідно стріляти в зброю самостійно або після стрільби з гвинтівки у його присутності, щоб провести контрольний постріл та коригування, виправлене з урахуванням його власного шляху та сили захоплення зброї. При стрільбі завжди зберігайте те саме і розмір сили захоплення.
Завжди використовуйте м'яку та гнучку панель для підтримки зброї. Перевірте зазор між головним та переднім колесом або відрегулюйте його, особливо у випадку з повною зброєю. Пневматичні спринклерні гармати. Пістолет не надто поширений із гвинтівкою.
Мруж x Vруж = Mдр x Vдр + Mпор x Vпор
Так як до пострілу зброя була нерухома і загальний імпульс (твір маси тіла (або газу) на його швидкість) дорівнював нулю, то після пострілу імпульс рушниці повинен зрівняти імпульс дробу, пижів і порохових газівщоб сума була як і дорівнює нулю. Причому нам не треба розбиратися, яким чином відбувалися внутрішні процеси при пострілі та знати їх параметри (тиск газів, величину сили тертя, довжину та діаметр стовбура). Є маса дробу, пижів, порохових газів (пороху) та його швидкість - тоді добуток маси рушниці на його швидкість визначається однозначно. Більше пороху та дробу – однозначно більший і імпульс рушниці. При рівній довжині стовбурів, однаковій свердловці та однакових боєприпасах легша рушниця отримає велику швидкість, але імпульс рушниці (твір маси рушниці на його швидкість) залишиться приблизно однаковим для рушниць різної маси.
Пістолет важить набагато менше, тому маса маси приймає вібрацію та віддачу механізму. Камера стиснення розташована на одному кінці ствола - реакція віддачі на скелеті буде призводити до моменту, що крутить, і, в кінцевому рахунку, зрушити вертикальний кінець протилежного кінця ствола. Оскільки поршень переміщається у бік руки, важливо мати деяку опору для задньої зони захоплення. У пістолета мало підтримки. Нам треба лише покладатися на його руку. Пістолет може обертатися та повертатися убік. Тригерний палець із занадто великою силою повертає барило боком. Зброя стріляє з меншою швидкістю, ніж карабіни, так що довга гвинтівка залишається застрягла у стовбурі, а потім літає досить довго для неї – достатньо часу для будь-якого руху, щоб змінити свою доріжку.
- Жодної колби - нічого чинити опір.
- Ручка знаходиться під камерою стиснення.
- Тримаючи руку завжди буде обертання поршня.
Якщо бути зовсім точним, то дуже невеликі відмінності все ж таки є. У легшої рушниці початкова швидкість дробу (і імпульс) буде трохи менше, так як трохи більша частина енергії пороху витрачається на повідомлення трохи більшої кінетичної енергії цій рушниці. У газовідведення частина енергії, хоч і дуже маленьку, забере робота механізму перезаряджання. Але ці відмінності дуже невеликі і лежать у межах 1-1,5%.
Кадри з слабкіших налаштувань були на 5-7 см вище, ніж повні знімки потужності. Єдине пояснення, яке спадає мені на думку, це той факт, що коли ракета перезавантажується неналежним чином - тим помітніший вплив віддачі! Питання про те, щоб дозволити пістолету рухатися вздовж осі ствола, так само важливий, як і у карабінів, але нам потрібно уникати більше перешкод і менше можливостей.
Визначимо дві основні проблеми.
- Бойовий барель під час пострілу відскакує на вершину.
- Пістолет під ударом віддачі перетворюється на руку.
Після вильоту дробу (кулі) і закінчення порохових газів ми "зупиняємо" рушницю своїм плечем, прикладаючи до нього якусь силу, цю силу відчуває і наше плече (силу віддачі). Твір середньої сили віддачі тимчасово, протягом якого вона впливає, вже називають імпульсом сили віддачі, який у разі має погасити імпульс (швидкість) рушниці до нуля. Тобто імпульс сили віддачі дорівнює імпульсу рушниці. Відповідно збільшення маси пороху та (або) дробу в патроні призводить до збільшення імпульсу (швидкості) рушниці і, отже, віддачі, що відчувається нами.
Рука, що тримає пістолет, повинна дозволяти йому рухатися горизонтально в один і той же час, одночасно обмежуючи рух убік. Набагато легше приймати патчі на різних відстанях, якщо точки попадання на різні відстані відрізняються лише за вертикаллю – ми зробимо це майже інстинктивно. Якби нам також довелося провести горизонтальну корекцію – ні, стрілянина ніколи не була б такою складною!
Тому наша мета – забезпечити рівномірну опору з обох боків кермів, а також спинку важеля, яка запобігає обертанню. Коли пістолет стрибає у спину, задня частина рукоятки повинна мати рівномірно розподілену реакцію. Якщо ми не підтримуємо задню частину рукоятки, або вона підтримуватиметься під ухилом - під ударом віддачі вийде пістолет з руки.
Оскільки сила віддачі не є постійною величиною по всьому проміжку часу, можна розбити час взаємодії на багато малих відрізків tі перемножити на середню силу, що діють у кожному з них, а потім скласти результати та отримати імпульс сили. Цей процес називається інтегруванням, і якщо намалювати графік сили віддачі в часі, то площа під графіком якраз буде дорівнює імпульсу сили віддачі. А відповідна формула запишеться у такому вигляді:
Тепер розглянемо основні контактні поверхні між рукою та пістолетом. Пах між великим та вказівним пальцями спирається на задню частину рукоятки, зазвичай у захопленні особливої форми.
- Рука стосується боку ручки.
- Пальці вказують на злив.
Ми можемо змусити їх використовувати подушку біля основи великого пальця. Ми прагнемо, щоб рукоятка підтримувалася однаково з обох боків, і в той же час задня частина рукоятки підтримувалася перпендикулярно до осі обертання. Запевняю вас, що більшість новачків спершу хапають зброю так, як вона не належить. Ми автоматично схоплюємо пістолет за всю руку, обіймаючи палець навколо спускового гачка, щоб тригерний палець торкався першого пальця. Давайте подивимося, що відбувається з такою хваткою, коли пістолет сіпається в момент пострілу.
P = Мруж x Vруж = F віддачі ср x tвозд = Сума (Fi x ti)
У процесі сприйняття віддачі можна умовно виділити два етапи. На першимВ основному етапі впливу відбувається "удар" рушниці в плече і гасіння більшої частини імпульсу і швидкості рушниці. Сила віддачі при цьому досягає максимуму. За цей період плече разом із верхньою частиною тулуба набуває деякої швидкості і продовжує рухатися зі рушницею назад. Далі, на другомуНа етапі ми "гальмуємо" плече зі рушницею вже за рахунок еластичності та певної напруги м'язів корпусу. Другий етап зазвичай триваліший за перший за часом (тим більше, якщо ви відносно легкої комплекції і використовуєте достатньо потужні патрони), і сила віддачі, що відчувається, буде невелика, так як основна частина імпульсу рушниці вже була погашена. При стрільбі з нарізної зброї та гладкостволок малих калібрів, з невеликим імпульсом віддачі, другий етап може бути коротшим і практично непомітним.
Вказівний палець так приклеєний до тригера, що він швидше за все поверне барило боком. На задній поверхні рукоятки не так багато підтримки, і те, що не перпендикулярно до осі обертання пістолета, не тільки кидає бочку в сторони, але і скручує її. Зап'ясті нахилено вбік, так що пістолет захоплює спинку зап'ястя і повертає діжку вліво. Великий палець просто лежить на іншому боці, він не дає жодної підтримки. . Деякі спринклерні гармати досить неточні у неправильних руках. Більшість, однак, є абсолютною.
Тому, перш ніж подивимося на пістолети, зробимо невелику вправу. Перш за все, якщо ви маєте рацію, переконайтеся, що ваше праве око є домінуючим. Це звучить дивно, але є люди, яких немає, і хоча це не впливає на стрілянину з гвинтівок, стрілянина з гармати чи пістолета може бути скрутною. Щоб перевірити, яке око домінує.
Один і той самий імпульс сили віддачі можна отримати за менший проміжок часу основного впливу, маючи більше максимальне (і середнє) значення сили віддачі, або за більший час за меншої максимальної сили віддачі. Очевидно, що у другому випадку віддача, що відчувається нами, буде меншою.
Таким чином, об'єктивно віддачу в цілому (як ми її розуміємо у "побутовому" сенсі) характеризує сумарний імпульс сили віддачі та, головне, максимальна величина самої сили віддачі. І ці поняття треба чітко поділяти.
Якщо ваш палець залишився за мету - тобто. у вас не було ілюзії переміщення - у вас є праве око.
- Не заплющуючи очі, підніміть свій палець до верхньої частини руки.
- Помістіть палець у щось, ніби ви прицілюєтеся.
- Тепер закрийте ліве око.
- Тепер повторіть тест, але закрийте праве око.
Поверніть лезо вниз по вертикалі, а великий палець угорі лежить вздовж вашої руки. Пересуньте великий палець убік і опустіть його так, щоб він був паралельний вказівному пальцю, який знаходився на одному рівні. Намагайтеся тримати своє передпліччя міцно великим пальцем, щоб він випрямлявся. Тепер розслабте пальці і дозвольте їм розтягнутися і скласти, так що пальці пальців все ще паралельні вашому великому пальцю.
- Покладіть руки перед собою, нахиліть свій живіт, щоб ви могли дивитися зверху.
- Подивіться на форму паху між вказівним пальцем та великим пальцем.
- Ймовірно, він схильний до вказівного пальця.
При одному типі зброї та однакових боєприпасах легша рушниця отримає більшу швидкість, тобто вона "різче" вдарить у плече, впливаючи на неї більш короткий основний час. Отже, і максимальна сила віддачі буде вищою, що й підтверджується практикою. Якщо віддача переноситься насилу, то вихід - або більш важка рушниця, або "легші" патрони, або самозаряджання з довгим ходом стовбура. (Докладніше про довгий хід ствола нижче).
Наша мета – створити вільне захоплення, яке утримує обидві сторони затиску великого пальця та пальці, паралельні осі циліндра, на якій закріплені зап'ястя та передпліччя. Постріл із такого захоплення не повинен скручувати стовбур або відмовлятися від гармати.
Відкат рухатиметься через зап'ястя до передпліччя. Повторіть вправу, але підніміть руку на висоту руки. Уявіть, що ви тримаєте пістолет, і ви помітите, що пам'ятки точно відповідають вашому передпліччю. Зверніть увагу також, що кінчик вказівного пальця трохи виступає ліворуч від цієї лінії. Уявіть, що вказівний палець лежить на косі.
Легша рушниця, маючи велику швидкість, буде володіти і більшою кінетичною енергією(при однаковому значенні імпульсу з більш важким рушницею, що має меншу швидкість), оскільки енергія пропорційна швидкості квадраті. Тобто значення енергії рушниці після пострілу (твір маси на швидкість у квадраті та поділений навпіл) може бути певним критеріємсили віддачі, але тільки за однакових типів і конструктивного виконання рушниць.
Наприклад, варто поставити на рушницю гумовий потиличник (тим м'якший), який дещо збільшить довжину ходу амортизації рушниці при зустрічі з плечем і "розтягне" час на першому етапі, і сила віддачі зменшиться. Той самий ефект забезпечить, наприклад, і товста тілогрейка з безліччю светрів.
Рекомендація щільно притискати рушницю має той сенс, що помітна дія зброї на плече починається трохи раніше, ще до вильоту снаряда зі стовбура, дещо збільшується час основного впливу та знижується сила віддачі. Але тут треба не перестаратися, надмірно напружуючи м'язи торса. Чим закріпачений буде тулуб, тим важче плече почати "слідувати" за прикладом назад, збільшуючи хід і "розтягуючи" час впливу, і аж ніяк не слід притулятися плечем до якогось упору (дереву і т.п.) - відбите плече вам напевно буде забезпечено. Тому при стрільбі лежачи, коли корпус значно закріпачен, ви швидше відіб'єте собі плече, і пристрілку гладкоствольної зброїкраще виробляти зі становища сидячи за столом із опорою під цівку. також людина більшої ваги (120кг порівняно з 70кг - дуже велика різниця) об'єктивно, за інших рівних умов, відчуватиме велику максимальну силу віддачі. Тяжке плече і корпус важче "відкидати" назад, і загальний час впливу буде помітно меншим, хоча сама віддача переноситися суб'єктивно може і легше.
Деяке значення має і форма ложі (а також розважування, положення центру ваги) зброї. Наприклад, коли приклад є продовженням лінії стовбура (компонування "булпап" і схожі), віддача сприйматиметься трохи сильніше.
Як бачимо, сила віддачі, те, як вона реально змінюється у часі і впливає на нас, є не лише об'єктивною характеристикою зброї та патронів, а й суттєво залежить від нашої комплекції, індивідуальної манери стрільби (прикладки зброї, виготовлення та позиції) і навіть від того, який на нас одяг.
Вплив на віддачу системи рушниці:
Вплив системи (типу) рушниці на віддачу може бути дуже помітним, а в деяких випадках у самозарядок з довгим ходом (відкатом) ствола просто радикальним.
Спочатку розглянемо процес віддачі у самозарядної рушниці з нерухомим стволом і газовідвідним (або інерційним як у рушниць фірми "Бенеллі") механізмом. Спочатку все відбувається, як у звичайних "несамозарядок": снаряд з основною частиною порохових газів залишає стовбур, рушниця (разом з нерухомим або вже рухається щодо нього затвором) набуває певного імпульсу і швидкості і починає впливати на плече. Приблизно в цей же час під дією залишкового тиску газів у газовідвідній камері відбувається розчеплення затвора зі стволом (рушницею) (цей процес може відбуватися і з деяким запізненням, після вильоту снаряда (кулі) зі стовбура та падіння в ньому тиску, щоб забезпечити нормальну екстракцію гільзи ). І затвор уже рухається назад окремо і дещо швидше, екстрагуючи гільзу. Таким чином, в основний час впливу рушниці на плече на першому етапі та гасіння його імпульсу затвор може (зі своєю масою та імпульсом) брати участь лише частково, значно "розтягуючи" час погашення свого імпульсу за рахунок довгого ходу-екстрагування та перекидаючи його на другий етап .
Враховуючи, що маса затвора з тягами становить приблизно 300-350 г, близько 10% від маси рушниці, відповідно на трохи меншу (6-8%), але помітну величину може знизитися і максимальна сила віддачі, але ніяк не на 20-25 %.
Багато хто схильний приписувати зменшення віддачі у самозарядних "газовідведення" відводу частини порохових газів, що є невірним. Звичайно, імпульс відведених порохових газів частково "віднімається" із загального імпульсу та сили віддачі, але цей ефект дуже малий, ніяк не більше 1%. По перше, як ви побачите нижче, повний внесок порохових газів в імпульс гладкоствольної рушниціі, відповідно, силу віддачі становить максимум 10-15%. По-друге, відводиться близько 10% газів (10% від 15% становить вже 1,5% від загальної кількості). А ці 1,5% газів, хоч і віднімається з імпульсу рушниці спочатку, але вони переважно "спрацьовуються і переходять" в імпульс затвора і додаються пізніше. І лише частина їх "губиться" у газоскидних отворах газової камери і "не бере участі" у віддачі.
Особливо слід зупинитись на самозарядках з довгим ходом ствола (МЦ-21-12, Browning A-5 тощо). Неважко здогадатися, враховуючи вищевикладене, що довгий відкат стовбура значно (в рази) збільшує час на першому, основному, етапі і приблизно в стільки ж разів знижує максимальну силу віддачі. Можна тут привести для аналогії і артилерійські знаряддя (гармати, гаубиці), де без системи відкату ствола опори просто "виривало" б із землі.
Проведемо спрощений розрахунок. Якщо у рушниці з нерухомим стволом довжина ходу амортизації на першому етапі становить (з урахуванням пружності гумового потиличника рушниці, м'язів плеча та початку руху плеча назад) близько 1,5-2,5 см, то у самозарядки з відкатом ствола – 8-9 см (хід стовбура) плюс ті ж 1-2 см. Різниця в довжині ходу амортизації відрізнятиметься у 4-6 разів. Оскільки маса ствола у самозарядки становить приблизно половину маси всієї рушниці, то ствол буде відкинуто назад після пострілу приблизно з удвічі більшою швидкістю, ніж рушниця з нерухомим стволом. Відповідно різниця в ході амортизації в 4-6 разів за рахунок більшої в 2 рази швидкості ствола виллється у збільшення часу впливу вже в 2-3 рази, приблизно в стільки ж разів зменшиться і максимальна сила віддачі.
На першому, Здебільшого, на етапі "відкинутий" стовбур впливає на рушницю (і плече) через зусилля поворотної пружини плюс сила тертя гальма об трубку магазину аж до приходу в крайнє заднє положення (приблизно, до точки максимальної сили віддачі). Фактично на цьому етапі гаситься майже весь імпульс ствола (рушниці), так як плече, на відміну від пострілу з рушниць з нерухомим стволом, значно менше відкидає назад за рахунок у кілька разів меншої сили віддачі.
На другомуНа етапі плече почасти сприймає зусилля зворотної пружини стовбура мінус сила тертя гальма (тому виходить сходинка), яка надсилає стовбур назад уперед. Так як сумарне зусилля менше і ствол надсилається вперед з меншою середньою швидкістю, то час на другому етапі значно (навіть у рази) більше. Віддача тут невелика і практично ми сприймаємо це не як віддачу, а як тиск на плече. Зверніть увагу на постріл з артилерійської зброї - дуже швидкий відкат стовбура назад і набагато повільніший накат вперед.
Третій етапозначає "силу віддачі у зворотному напрямку" (під час удару ствола об буфер при доході вперед). Ми сприймаємо це вже не плечем, а руками як відносно невеликий (ми можемо на нього навіть не звернути увагу) поштовх уперед, при цьому також частково гаситься "підкидання" ствола вгору.
Четвертим етапомслід додати, аналогічно другий і третій (але в кілька разів меншу за величиною), віддачу від затвора, який надсилає наступний патрон в патронник, але це вже малозначний етап.
Хоча, здавалося б, загальний час віддачі для самозарядки з довгим ходом стовбура в кілька разів більший, ми цього особливо не помітимо, оскільки цей час відносно невеликий. Більше того, така самозарядка дозволяє легше контролювати рушницю під час пострілу, фактично відразу після припинення дії віддачі, і значно швидше зробити повторне прицілювання (її значно менше відкидає назад і вгору). А при стрільбі з рушниць з нерухомим стволом ми змушені після гасіння віддачі більше відволікатися на повернення "стволів, що пішли під небеса" в площину прицілювання.
Звичайно, при стрільбі з двостволки, коли всього два постріли, зазвичай залишається достатньо часу для повернення стволів з "піднебесся" та другого прицільного пострілу, тому такий нюанс ми швидше не помітимо. Але при стрільбі з самозарядки, наприклад по зграї, що налетіла, гусей, коли стрілянина часто ведеться "три-п'ятиплетом", перевага системи з довгим ходу ствола в швидкому повторному прицілюванні дуже відчутно.
Порох та дульні компенсатори, їх вплив на віддачу:
Оцінимо приблизно внесок порохових газів у загальний імпульс віддачі, наприклад рушниці 12 калібру. При масі пороху (порохових газів, що вилітають) "Сокіл" або "Сунар" в 1,7-2,2 г маса дробового снарядаз пижами і прокладками становить середньому 35-39 р. Швидкість дробу при вильоті з дула становить близько 370-400 м/с, а середня швидкість закінчення порохових газів (спочатку вона максимальна, та був відразу падає у міру падіння тиску) у першому наближенні складе 700-800 м/с, так як максимальна їх швидкість навіть у нарізної зброї (на початку закінчення, коли дульний тиск максимально) зазвичай становить 1200-1400м/с.
Якщо звернутися до формули на початку статті і перемножити маси дробового снаряда і пороху на їх швидкості, то побачимо, що імпульс порохових газів та їх внесок у віддачу приблизно в 7-10 разів менше імпульсу дробу, тобто становлять не більше 10-15% імпульс віддачі. Приблизно таке ж співвідношення буде і для куль (трохи менша маса, але більша початкова швидкість) і для гладкостволок інших калібрів. Тому, навіть якщо поставити "ідеальний" дульний компенсатор, що розсіює всі порохові гази вбік і "що виключає" їх участь у віддачі, сама віддача знизиться максимум на 10-15%, що реально досягається тільки частково, для гладкостволок ефект зниження віддачі навряд чи перевищує 5 -8%.
У нарізної зброї (особливо для патронів magnum), де відношення маси пороху до маси кулі може становити 1/2-1/3, встановлення дульного гальма знижує імпульс віддачі на величину до 20-25%, незважаючи на великі початкові швидкостікулі.
Якщо ми використовуємо більш сучасні порохи, наприклад, "Сунар" замість "Сокола", які забезпечують однакові початкові швидкості при менших наважках (1,7 г "Сунара" замість 2,1 г "Сокола", що приблизно на 20% менше), то пропорційно (на 20% від 10-15%), тобто загалом на 2-3% зменшиться і віддача. Чи ми зможемо об'єктивно вловити це невелике зменшення. І головний ефект від більш сучасних порохів полягатиме в зниженні їх впливу, за рахунок меншої маси і найчастіше меншого дульного тиску, на дробовий сніп та створення передумов для збільшення кучності та рівномірності дробового осипу.
Короткий стовбур - гуркоче сильніше, б'є м'якше:
Міцно укорінена думка, що чим коротше стовбур, тим більше віддача є помилковим. Зазвичай наводяться такі аргументи: при більш коротких стовбурах зростає дульний тиск і збільшується максимальна і середня швидкість закінчення порохових газів (що є абсолютно вірним) і тому віддача зростає. А це вже неправильно, тому що чомусь забувається, що одночасно знижується і швидкість дробового снаряда (кулі). Хоча зниження швидкості дробу (її імпульсу і відтак вкладу у віддачу) відносно невелике, але також невелике і підвищення швидкості газових зі зростанням дульного тиску. Розібратися в тому, який ефект (зниження швидкості дробового снаряда або підвищення швидкості порохових газів) переважує вплив на віддачу - не дуже складно.
Спочатку ми говорили про те, що визначити імпульс рушниці (і віддачі) можна, знаючи швидкості дробового снаряда та середню швидкість закінчення порохових газів, не вдаючись у внутрішню балістику та її тонкощі. Але той самий імпульс рушниці та віддачі можна визначити, знаючи графік рівнодіючої всіх сил, що діють на рушницю (графік величини цієї сили від часу). Порахувавши площу під графіком (імпульс цієї сили), ми отримаємо імпульс, який отримав рушницю.
На рушницю діє основна сила (дія дорівнює протидії), яка діє і на дробовий снаряд і на самі порохові гази, що витікають (сила тиску порохових газів у казенній частині, помножена на площу перерізу стовбура). З цієї сили віднімається сила тертя дробу та порохових газів про канал ствола. Ясно, що рівнодіюча сила (за інших рівних умов) буде пропорційна тиску в казенній частині, і знаючи графік тиску від часу (і площа під ним) у більш короткому і довгому стовбурі, можна сказати, як зміняться імпульс і віддача.
Всім добре знайомий графік тиску порохових газів залежно від точки знаходження дробового снаряда по довжині ствола. Графік величини тиску від часу матиме схожий вигляд, але тільки як би "змащений" вправо, що пов'язано з тим, що дріб, розганяючись у стовбурі, проходить наступні ділянки за менші проміжки часу. Після вильоту дробу тиск відносно різко падає до нуля, тому що "виштовхувати" лише порохові гази значно легше.
Зрозуміло, що в стовбурах, що відрізняються тільки довжиною і при однакових патронах, графік тиску (і швидкості дробу) спочатку буде абсолютно ідентичний (адже не може дріб і порохові гази заздалегідь "знати" - чи довго їм ще летіти по стовбуру чи ні). Але при більш короткому стовбурі дріб (куля), природно, залишить стовбур раніше за часом, і тиск почне різко падати до нуля раніше. Відповідно і менше буде площа під графіком, що визначає імпульс віддачі. Цей ефект дуже незначний навіть при переході від стовбура довжиною 75 см до 50 см - одиниці відсотків, так як внесок тиску на кінцевій ділянці стовбура в сумарний імпульс дуже малий, сам тиск мало, і час дії мало (шлях, що розігнався, пролітає його дуже швидко).
Чому так сильно переконання підвищення віддачі при коротких стовбурах. Справа в психології - значно більший "гуркіт" порохових газів, що витікають, змушує нас рефлекторно думати, що і віддача відповідно зросла. Саме тому також приписується помітне зниження віддачі сучаснішим порохам зі зниженим дульним тиском і дещо відмінним звуком пострілу.
Епілог:
Сподіваюся, що "віддача" тепер перестала бути "загадковою незнайомкою", хоча нам судилося сприймати її не лише через сухі поняття "імпульсу" та "енергії", маси та типу зброї, а й особливості індивідуальної манери стрілянини, а також струнками нашої душі, мимовільно вслухаючись в гуркіт акорди пострілу.
У цій статті я свідомо відмовляюся від всякого матану, розумних термінів та інших пишномовних слів. Саме тому в тексті присутні різні неточності та формальні помилки. Зате тут не буде векторів, похідних, інтегралів та іншої нудної науки.
За ідеєю в школі ми навчали закони Ньютона і, заразом, висновки з них. Пам'ятаєте дію і протидії? m1a1=m2a2 (мінуси опущені), де m - маса, a - прискорення. Звідси випливає закон збереження імпульсу (кількості руху). Нагадаємо, що таке імпульс: векторна фізична величина, що є мірою механічного руху тіла.
У класичній механіці імпульс тіла дорівнює творумаси m цього тіла на його швидкість v напрям імпульсу збігається з напрямком вектора швидкості. p=mv. А закон виглядає так: У замкнутій системі векторна сума імпульсів всіх тіл, що входять до системи, залишається постійною за будь-яких взаємодій тіл цієї системи між собою. Це одне з трактувань.
А тепер ми згадаємо закони реактивного руху. Вони прямо слідують закону збереження імпульсу: MракетиVракети=MгазVгаз, де Mракети, Vракети - маса і швидкість ракети, а Mгаз, Vгаз - маса і швидкість газів, що виходять з ракети. Так ми отримуємо імпульс, рахуємо силу взаємодії, прискорення ракети. Чомусь не з'являються «великі фахівці», які з апломбом заявляють, що швидкість ракети слід вважати не через імпульс «MгазVгаз» реактивних газів або силу відштовхування, а через їхню енергію (MгазVгаз²/2). Ну, не зустрічав я таких «спеців».
Натомість знаходиться безліч «спеців», які судять про віддачу вогнепальної зброїпо дульної енергіїкулі. У них нерідко виходить, що раптово енергія віддачі зброї дорівнює дульній енергії кулі. Чому зброя не вбиває при цьому стрільця – незрозуміло.
Розглянемо сферичний вакуумний приклад. Отже у вакуумі в умовах невагомості знаходиться нерухомий (так у прийнятій інерційній системі координат, бла, бла, бла - більше матана не буде) «сферичний пістолет» ТТ з масою 0,91 кг. І ось він вистрілює "сферичну кулю" масою 0,0055 кг (5,5 г) зі швидкістю 480м/с. Для простоти запропонуємо, що це пружна взаємодія. Всілякими обертаннями кулі та іншим поки що нехтуємо.
Отже, «сферичний ТТ» відкинув від себе сферичну кулю. За законом збереження імпульсу MпістVпіст=MкуліVкулі. Звідки: Vпіст = Mкулі Vкулі / Mпіст = 0,055 * 480 /, 091 = 2,9 м / с. Тобто після розльоту «сферичний ТТ» рухатиметься зі швидкістю лише 2,9 м/с.
Візьмемо та порахуємо їх енергії після розльоту:
Eпулі = 0,0055 * 480 ² / 2 = 633,6 Дж.
Eпист = 0,91 * 2,9 ² / 2 = 3,82 Дж.
О Боже мій! Як же так!! У пістолета енергія в 165 разів менше! Може тому при пострілі стрілка не вбиває пістолетом, що відлітає?
Але дозвольте, скажете ви, а як закон збереження енергії? А де вона береться, ця енергія? Чи не перетворення це теплової енергії згоряючих порохових газів на механічну енергію кулі? Адже, по суті, вогнестріл є інерційний двигун внутрішнього згоряння. Тільки рухає він здебільшого кулю. І ККД у нього, зазвичай, дуже собі.
Перейдемо до суті. Будь-яке, абсолютно будь-яке джерело, що описує віддачу формульно оперує не енергією кулі, а її імпульсом! Для того, щоб переконатися в цьому, досить небагато: заженіть у пошуковик запити «віддача зброї», «імпульс віддачі зброї», «сила віддачі зброї», «енергія віддачі зброї». Скрізь, де є формули (зокрема описові) оперують не дульною енергією кулі, та її імпульсом. Спробуйте спростувати. Формульно.
Все б нічого, та тільки крім кулі зброю відштовхують і високотемпературні порохові гази, що виходять зі стовбура. Прям-таки реактивна сила, право слово.
Тому повний імпульс зброї, що відлітає назад, вважається у вигляді:
MзброїVзброї=MкуліVкулі+MгазовVгазів.
Звичайно імпульс віддачі буде більшим за імпульс кулі. Але дуже важко оцінити вплив порохових газів. Швидкість у них дуже висока (до 2000м/с), але маси мало та й процес вильоту зі ствола складно врахувати. Існує ряд емпіричних формул для підрахунку імпульсу віддачі патрона. Так-так імпульсу віддачі патрона. Він складається з імпульсу віддачі кулі та імпульсу віддачі порохових газів. Я застосовую поширену в радянській школі формулу ЄМНІП Благонравова:
Io=mc*(1+(mp/mc)*(1275/V))*V, де:
M – маса зброї
mc - маса кулі
mp - маса пороху
V - швидкість кулі
Емпіричний к-т 1275 трохи гуляє в залежності від швидкості кулі, але не суть. Читайте також: Бабак Ф.К. "Основи стрілецької зброї" (ст. 43) або Кирилов В.М., Сабельніков В.М. Патрони стрілецької зброї.
Теоретична енергія віддачі, виходить шляхом знаходження швидкості віддачі (розподіл імпульсу віддачі патрона на масу зброї) і подальшого банального MоружVоруж²/2. І отримуємо від кількох Дж, до кількох десятків Дж. Наприклад, у горезвісному ТТ навішування пороху 0,00052кг (0,52г), звідки імпульс віддачі патрона 3,3кг*м/с, а енергія віддачі пістолета 5,98Дж. Теоретично. У житті все інакше.
Зброя утримується стрільцем, отже у зброї додається додаткова маса. Рух зброї від віддачі гаситься тілом стрільця. Віддача може "розмазуватися" рухом механіки зброї. Можуть використовуватися ДТ чи ДТК, у яких реактивною дією газів гальмується зброя. Максимальна сила віддачі залежить від тиску стрілювання кулі і т.д.
Для порівняння порахуємо характеристики парочки патронів (за одним із варіантів):
9х19Пара: 8г, 360м/с, 0,4г пороху: 518Дж, 3,39кг*м/с.
5,7х28: 2г, 716м/с, 0,5г пороху: 513Дж, 2,07кг*м/с.
Дульна енергія кулі майже однакова, а імпульс різний.
До речі, як самостійна робота пропоную подумати, чому патрони 5,56х45 і 5,45х39 називають не малоенергетичні, а малоімпульсні. Чому розумні дядьки, які займаються розробкою зброї, використовують таку термінологію?
Нас цікавлять насамперед висновки:
Дульна енергія кулі не є критерієм віддачі зброї.
При рівній дульної енергії кулі патрон з більш тяжкою і повільною кулею завжди дасть більшу віддачу.
Імпульс віддачі патрона зручно застосовувати лише з оцінки віддачі зброї та порівняння патронів, а чи не для обчислення її, віддачі, точного значення.
