Явление дробового выстрела

В явлении выстрела ярко прослеживается взаимосвязь и взаимовлияние одних элементов и факторов на другие.

Например, скорость движения снаряда в канале ствола зависит от величины давления, но само давление зависит, как от интенсивности горения пороха, так и от объема заснарядного пространства, который в свою очередь зависит от скорости снаряда. При изучении выстрела все эти факторы рассматриваются во взаимосвязи.

В явлении выстрела различают следующие периоды:

предварительный период – от взрыва состава капсюля до начала движения верхней кромки столбика дроби или центра масс;

первый или основной – от начала движения до конца горения пороха; В течении этого периода газы совершают большую часть работы.

Второй период – адиабатического (без притока энергии) расширения уже образовавшихся газов. Давление падает до величины дульного, скорость достигает значения дульной.

Третий период - период последействия пороховых газов на ствол и снаряд. В конце этого периода снаряд уже за дульным срезом достигает максимальной скорости. Период последействия на ствол заканчивается при падении давления на дно гильзы примерно до 2 бар. К этому моменту скорость отдачи достигает максимального значения.

Срабатывает капсюль (КВ): очень короткий импульс c давлением до 60 бар, пыж - амортизатора полностью сжат, выбираются зазоры между дробинами за счет перестроения и начала деформации, полиэтиленовая гильза расширилась и прижалась своими стенками к патроннику.

Этот увеличившийся под действием газов КВ объем каморы сохранится до конца пиростатического периода, определит плотность заряжания.

По теории горения Беляева-Зельдовича нитроцеллюлозные пороха загораются не сразу, а с задержкой времени на переход пороха из твердого состояния в газообразное от нагрева газами КВ, после чего вся поверхность пороха по всему объему каморы воспламеняется практически мгновенно.

С началом движения пыжей и дроби по перестроению и деформации появляется сила инерции, под ее действием происходит расклинивание дроби и многократно увеличивается сила трения снаряда дроби о стенки гильзы.

Верхняя граница снаряда дроби остаётся неподвижной. После завершения перемещений внутри снаряда дроби, обусловленные перестроением и деформацией, сила инерции уменьшается практически до ноля. Снаряд удерживается в гильзе силой трения расклиненного снаряда дроби.

Когда сила давления пороховых газов превысит сопротивление силы трения, весь снаряд начнет движение. Давление, соответствующее этому моменту предлагаю считать давлением форсирования в дробовом выстреле.

Период выстрела от начала изменения давления от срабатывания КВ до начала движения всего дробового снаряда его центра масс называется пиростатическим или предварительным.

Длительность пиростатического периода 0,15- 0,2 мс.

С этого момента начинается первый период дробового выстрела.

Вновь начинает действовать сила инерции. Она будет увеличиваться с ростом давления, кривая ее изменения повторяет форму кривой давления, пики совпадают по месту и времени.

При достижении пик давления полностью завешается деформация дроби сжатием, далее возможна незначительна деформация истиранием о стенки ствола при бесконтейнерном снаряжении. Высота столбика дроби уменьшится почти на четверть, по Штейнгольду на 22,4%.

Давление увеличивается. Скорость дроби растет. В тот момент, когда скорость газообразования не обеспечит прироста объема газов, достаточного для того чтобы компенсировать увеличение объема заснарядного пространства, давление достигнет своего максимума и начнет снижаться.

На расстоянии примерно 500 мм от казенного среза при правильно подобранных характеристиках условий заряжания порох сгорит полностью и горение прекращается.

Важно, чтобы горение завершилось при давлении порядка 150 бар, что гарантирует максимальной превращение химической энергии пороха в тепловую.

Чем раньше прекратится горение, тем больше будет начальная скорость и меньше дульное давление. При этом скорость снаряда составляет 0,8-0,9 от дульной.

Начинается второй период дробового выстрела.

Далее разгон снаряда идет без притока энергии. Снаряд дроби покидает ствол. Ничего особенного в этом периоде не происходит, исключение - цилиндро конические сверловки по типу Трибор от Фабарма.

Период последействие. Последний период, относящийся к внутренней баллистике.

В стволе с дульным сужение дробь послойно отрывается от сжатого столбика дроби. Когда весь снаряд дроби покинул ствол традиционных пыж и обтюратор притормаживаются и не влияют на дробовую осыпь, защищая собой дробовой снаряд от действия истекающей струи пороховых газов.

От размеров и формы дульного сужения зависят показатели качества осыпи кучности и равномерность, как и от степени деформации дроби.

При отсутствии дульного сужения традиционные пыжи покидают ствол одновременно с компактным дробовым снарядом. При этом истекающая струю пороховых газов продолжает давить на пыж.

Наблюдается некоторое увеличение скорости снаряда по сравнению с дульной. При этом дробь нижнего слоя расходится в стороны образуя равномерную и широкую дробовую осыпь. Так желанную при стрельбе на коротких и средних дистанциях.

При контейнерном способе снаряжения дробь покидает ствол частично в контейнере при наличии дульного сужения или полностью в нем в стволе без дульного сужения.

В последние годы появились дульные насадки различных форм конструкций и размеров.

Есть мнение, что они выполняют триединую задачу:

• сбрасывают давление перед дробовым снарядом;
• задерживают пыж- контейнер с стволе ( некоторые дульные насадки имеют для этого специальные зубчики);
• выполняют роль дульного тормоза компенсатора – перераспределяют направление движения истекающей струи пороховых газов. Уменьшают максимальную скорость отдачи, и последействие пороховых газов на дробовой снаряд.

Период последействия для снаряда 20 – 40 калибров, скорость за это время увеличивается на 0,2 – 2 % по сравнению с дульной.

Период последействия для ружья - до уменьшения давления в стволе до 2 бар, при этом скорость и энергия отдачи увеличиваются по сравнению с дульной за счет реактивной силы пороховых газов. Этим объясняется ощутимая разница в скорости отдачи при равных начальной скорости и весе снаряда, но на разных порохах с разными дульными давлениями.

Михаил Багдашкин
Охотники.ру