Подвижная система автоматики стрелкового оружия

Прежде чем произвести выстрел, стрелковое оружие необходимо зарядить. А для того чтобы зарядить оружие, использующее для стрельбы унитарные патроны, необходимо проделать следующие операции: открыть затвор, дослать патрон в патронник, закрыть затвор, привести в действие ударный механизм, извлечь стреляную гильзу из патронника, удалить гильзу за пределы оружия, подать новый патрон на линию досылания. Каждую из этих операций должен выполнять отдельный механизм, однако совершенство конструкции оружия заключается в сочетании нескольких функций, выполняемых одним устройством или в течение одной и той же операции. Поэтому одну из основных функций в стрелковом оружии выполняет подвижная система автоматики.

Схема автоматического пистолета Стечкина АПС,
чья автоматика работает по принципу отдачи свободного затвора

В подвижную систему автоматики могут входить следующие элементы: затвор, затворная рама, а также возвратная или возвратно-боевая пружина, ускоритель, ствол. Во время выстрела все эти детали находятся под действием большой силы давления пороховых газов, поэтому главным требованием, предъявляемым к ним, является обеспечение прочности.

Основным ведущим звеном автоматики в отечественных образцах стрелкового оружия является: кожух-затвор в пистолете Макарова (ПМ); затвор в карабине Симонова (СКС); ствол в пулемете Владимирова (КПВТ); затворная рама в остальных образцах оружия (автомате Калашникова (АК), пулемете Калашникова (ПК).

Затвор представляет отдельную деталь или сборку, непосредственно закрывающую канал ствола в момент выстрела. От его работы зависит надежность оружия в целом. В зависимости от характера движения различают продольно-скользящие, поперечно-движущиеся, качающиеся и неподвижные затворы. С точки зрения основного назначения ствольного оружия - производства выстрела - наличие затвора не является необходимым. Стволы долгое время делали с наглухо заваренным казенным срезом либо в виде сплошной отливки. И только требования удобства заряжания или изготовления ствола спо-собствовали появлению затвора.

Жесткие условия работы обусловили следующие требования к затвору: он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать давление пороховых газов, передаваемое через дно гильзы, и удары при его открывании и закрывании; не должен допускать поперечного разрыва гильзы, для чего зазор между зеркалом закрытого затвора и казенным срезом ствола на протяжении всего срока службы оружия не должен превышать определенного значения.

Воспринимаемое затвором давление пороховых газов через выступы затвора или отдельные детали передается ствольной коробке или коробу оружия, если он жестко связан со стволом. Эти части затвора называются боевыми выступами, боевыми упорами или запирающими деталями (запирающий рычаг, запирающий клин).

Поверхности на ствольной коробке или коробе, на которые непосредственно передается давление через затвор при выстреле, называются опорными поверхностями. Часто опорные поверхности усиливаются деталями из высокопрочного материала, в этом случае такие детали называются опорными вкладышами.

Затворы основных образцов стрелкового оружия, состоящих в настоящее время на вооружении Российской армии (автоматов и всех пулеметов Калашникова, снайперской винтовки Драгунова) сходны по конструкции. Затвор у них состоит из остова затвора, выбрасывателя и ударника. На остове затвора имеются досылатель патрона и боевые выступы.

В современном стрелковом оружии с неподвижным стволом наиболее часто применяется поршневой затвор в сочетании с продольно скользящей рамой. Такое устройство позволяет с помощью несложного кулачкового механизма сначала повернуть затвор до расцепления со стволом, а затем отвести затвор назад, выбрасывая и отражая гильзу; при этом освобождается линия досылания для очередного патрона. При обратном движении затворной рамы затвор захватывает очередной патрон и досылает его в патронник, а затем с помощью того же кулачкового механизма запирает затвор. Одновременно с этим происходит и взведение курка ударно-спускового механизма. Простота и большая степень совмещенности операций заряжания обусловили большую популярность этих типов запирающих механизмов. Несмотря на наличие тяжелой дополнительной детали - затворной рамы, работающей в условиях ударных нагрузок (в автоматическом оружии), подобные механизмы присутствуют во многих образцах оружия, начиная от автоматов и заканчивая авиационными пушками калибра 20-37 мм и 57-мм зенитной автоматической пушкой С-60.

В автоматическом оружии системы Калашникова на затворе имеются два боевых выступа для взаимодействия с боевыми упорами ствольной коробки. В снайперской винтовке Драгунова (СВД), оружии точного боя, на остове затвора - три боевых выступа, которые при выстреле обеспечивают равномерное распределение давления пороховых газов на ствольную коробку. При этом увеличение числа запирающих выступов приводит к уменьшению угла поворота затвора при открывании, которое происходит, как правило, при значительном давлении пороховых газов в канале ствола, и, следовательно, к уменьшению энергии, затрачиваемой на открывание затвора. Применение затворов с несколькими запирающими выступами в автоматах Калашникова и винтовке Драгунова обусловлено простотой кинематической связи затвора с его рамой.

Затворы пистолетов, пулеметов Владимирова, Горюнова имеют другое конструктивное оформление, однако в них также располагаются выбрасыватель и ударник. В затворе станкового пулемета СГМ, кроме этого, размещен отражатель.

В автоматах, ручных пулеметах Калашникова, винтовке СВД и карабине СКС ударник представляет собой стержень, на одном конце которого имеется боек. Ударник зафиксирован штифтом и поэтому совершает ограниченное перемещение по каналу затвора.

В пулеметах типа ПКМ ударник не фиксируется штифтом в затворе, он имеет выступ для взаимодействия с затворной рамой. В пулемете КПВТ ударник жестко закреплен в остове затвора. В пулеметах СГМ, ПКМ, ДШКМ ударник приводится в действие затворной рамой, в пулемете КПВТ - затвором, т. е. воспламенение капсюля патрона происходит с приходом в переднее положение затвора с затворной рамой.

В автоматическом оружии, допускающем возможность стрельбы одиночными выстрелами (карабине СКС, винтовке СВД, автомате и ручном пулемете Калашникова) ударник приводится в действие курком ударно-спускового механизма, т. е. перед выстрелом подвижная система находится в переднем положении и двигается (вращается) только небольшая деталь - курок.

Затворная рама служит для приведения в действие затвора. Затворная рама приводится в действие пороховыми газами, воздействующими на поршень затворной рамы.

Поршень может либо быть постоянно связан с затворной рамой (длинный ход поршня затворной рамы в образцах оружия Калашникова, пулеметах СГМ и НСВ), либо иметь непостоянную связь (короткий ход поршня винтовки СВД, карабина СКС) только на время действия пороховых газов. Конструкция затворной рамы с непостоянной связью позволяет уменьшить колебания оружия при стрельбе, что особенно важно для оружия точного боя.

В оружии, имеющем магазинное питание (АКМ, РПК, СВД), затворная рама находится над затвором; в пулеметах, имеющих приемник под ленточное питание (СГМ, ПКМ), - под затвором, так как верхнее положение затворной рамы не позволяет осуществить подачу патронов. Для удобства постановки в ствольную коробку пулеметов ПКМ и НСВ затворная рама шарнирно соединена со штоком поршня. Затворные рамы пулеметов СГМ, ПКМ и НСВ имеют выступ, который предназначен для взаимодействия с шепталом спускового механизма.

Подвижная система пулеметов типа СГМ, ПКМ, КПВТ и НСВ перед первым выстрелом и в перерыве между стрельбой удерживается в заднем положении шепталом спускового механизма, что обеспечивает безопасность от самовоспламенения патрона в стволе при интенсивной стрельбе (сильном нагреве патронника ствола), а также хорошее охлаждение ствола в перерыве между очередями.

Возвратная пружина служит для приведения подвижных частей в переднее положение, обеспечивающее запирание канала ствола. Возвратные пружины автомата и снайперской винтовки СВД входят в состав возвратного механизма, который отделяется при неполной разборке. При этом возвратный механизм винтовки отделяется вместе со ствольной коробкой, с которой он соединен шарнирно.

Возвратно-боевая пружина выполняет функции боевой и возвратной пружин. Возвратно-боевая пружина пулеметов ПКМ, ПКТ и СГМ свободно надевается на направляющий стержень (для фиксации положения в ствольной коробке) и отделяется от оружия при неполной разборке. Возвратно-боевая пружина пулемета КПВТ фиксируется в ствольной коробке между остовом затвора и затыльником.

Механизмы запирания и отпирания затвора служат для сцепления ствола с затвором перед выстрелом и для их расцепления после выстрела.

Устройство и принцип действия механизмов отпирания и запирания затвора зависят в первую очередь от способа открывания канала ствола. Хотя механизмы отпирания и запирания имеют разное функциональное значение и работа их происходит в разных условиях, почти всегда эти механизмы имеют одинаковые ведущие и ведомые звенья и отличаются лишь тем, что во время запирания и отпирания используются разные рабочие поверхности. В зависимости от способа отпирания механизмы отпирания можно разделить на механизмы с самоотпирающимся затвором, механизмы с полупринудительным отпиранием и механизмы с принудительным отпиранием.

Применение самоотпирающихся затворов позволяет получить простую конструкцию оружия для достаточно мощных патронов, для которых использование свободных затворов (без запирания) потребовало бы слишком большой массы как самих затворов, так и всего оружия.

Пистолет-пулемет Томпсона М 1928 имеет самоотпирающийся затвор. В этом механизме во время действия давления пороховых газов на затвор (первое звено) вкладыш (второе звено) скользит в наклонных пазах затворной коробки и затвора, перемещаясь относительно затвора. При движении вкладыша в пазах затворной коробки и затвора возникают большие силы трения, которые тормозят движение затвора. Движение затвора тормозится также в результате сообщения вкладышу ускоренного движения.

Торможение затвора действием сил трения может быть осуществлено при помощи сравнительно простого механизма при небольших массах подвижных звеньев, однако подобный способ не обеспечивает надежности работы автоматики, так как величина сил трения может существенно меняться с изменением состояния рабочих поверхностей звеньев механизма (с изменением степени смазки, запылением и т.п.) Для обеспечения надежной работы таких механизмов иногда используют специальные приспособления для смазки, но для боевого оружия это считается неприемлемым, поэтому механизмы отпирания с самоотпирающимся затвором, в которых торможение затвора основано главным образом на использовании сил трения, не нашли применения в современном оружии.

При полупринудительном отпирании расцепление затвора со стволом осуществляется так же, как и при самоотпирающемся затворе - под действием давления пороховых газов, передающегося на затвор через гильзу. Однако во время действия большого давления пороховых газов в канале ствола при полупринудительном отпирании расцепление затвора со стволом ограничивается движением подвижных частей автоматики, чем достигается уменьшение перемещения затвора относительно ствола и уменьшение скорости затвора к концу отпирания.

Примером этих механизмов может служить механизм отпирания затвора итальянского авиационного пулемета Бреда. В этом пулемете запирание затвора осуществлялось с помощью запирающих рычагов. Во время выстрела под действием давления пороховых газов ствол вместе с затвором отходил назад, при этом запирающие рычаги поворачивались под действием давления пороховых газов на затвор. Поворот этих рычагов ограничивался серьгами, вращающимися на оси, закрепленной в ствольной коробке. Окончательное отпирание здесь происходило при наличии еще значительного давления пороховых газов в канале ствола. Для улучшения экстракции гильз в патроннике ствола пулемета Бреда были сделаны продольные канавки Ревелли.

Механизмы отпирания с полупринудительным отпиранием затвора позволили уменьшить скорость затвора после отпирания и обеспечить несколько меньшее влияние условий экстракции гильзы на работу автоматики.

Механизмы с полупринудительным отпиранием обладают некоторыми преимуществами по сравнению с механизмами с самоотпирающимся затвором, однако полупринудительное отпирание усложняет конструкцию и не имеет преимуществ по сравнению с механизмами, основанными на принудительном отпирании.

Схема самозарядного пистолета «Маузер» К.96
с запиранием канала ствола с помощью качающейся
в вертикальной плоскости боевой личинки

Наиболее широкое распространение в автоматическом оружии получили механизмы с принудительным отпиранием. Особенностью работы таких механизмов является то, что здесь отпирание затвора осуществляется принудительно при использовании кинетической энергии подвижных частей автоматики. Устройство этих механизмов обеспечивает полное отсутствие самоотпирания как при высоком, так и при небольшом давлении пороховых газов.

Механизмы с принудительным отпиранием можно разделить на два вида, которые обеспечивают раннее и позднее отпирание затвора.

При раннем отпирании значительная часть кинетической энергии сообщается затвору в результате непосредственного воздействия на него давления пороховых газов. Применение раннего отпирания выгодно для получения большого темпа стрельбы, так как удается получить большие скорости частей автоматики. Однако при раннем отпирании работа автоматики напрямую зависит от экстракции гильзы, что ухудшает надежность действия автоматики и заставляет использовать ряд специальных мер для уменьшения усилия экстракции гильз (применение продольных канавок в патроннике, смазка патронов и т. д.). Раннее отпирание может также приводить к поперечным разрывам гильз. Указанные недостатки раннего отпирания сильно ограничивают область его применения, в результате чего оно используется лишь в скорострельном оружии, где некоторое усложнение конструкции оправдывается получением высокого темпа стрельбы.

Позднее или раннее отпирание затвора обычно определяется величиной свободного хода основного ведущего звена механизма отпирания, в течение которого это звено перемещается под действием давления пороховых газов до начала отпирания, накапливая необходимый для дальнейшей работы автоматики запас кинетической энергии.

И здесь есть смысл более подробно рассмотреть механизмы запирания и отпирания с принудительным отпиранием затвора.

По конструктивным признакам механизмы запирания и отпирания можно разделить на механизмы с клиновым запиранием; с запиранием перекосом затвора или ствола; с запиранием боевыми упорами или с рычажным запиранием; с кривошипно-шатунным запиранием; с запиранием поворотом затвора или ствола или с запиранием поворотом личинки или муфты.

Примером клинового запирания может служить механизм отпирания и запирания затвора американского станкового пулемета «Браунинг» М 1919. В этом механизме запирание затвора осуществляется при помощи клина, который скользит в пазах ствольной коробки и при запирании заходит в вырез затвора. Клин здесь является лишь промежуточной запирающей деталью, осуществляющей жесткую связь между собственно затвором и ствольной коробкой. Отпирание и запирание затвора (опускание и подъем клина) происходит под действием неподвижного выступа и неподвижной вилки при движении ствола вместе со ствольной коробкой назад и вперед. Механизм запирания этого типа несложен по устройству и обеспечивает надежное запирание, что является его положительным качеством.

При этом не следует путать запирание клином с клиновым затвором, чьим основным недостатком является необходимость использования специальных механизмов автоматики: экстрагирующего, отражающего, досылающего и других, что усложняет конструкцию оружия. По этой причине клиновый затвор не получил распространения в легком автоматическом оружии.

Механизмы с перекосом затвора получили весьма широкое применение в автоматическом оружии, автоматика которого основана на принципе отвода пороховых газов. Перекос затвора в механизмах этого типа осуществляют в разные стороны (перекос вправо, влево, вверх и вниз), что определяется устройством механизмов подачи патронов и общей компоновкой всех механизмов. В советском станковом пулемете СГМ перекос затвора осуществлен вправо, в чехословацкой автоматической винтовке ZН-29 - влево, в самозарядном карабине Симонова СКС - вниз, а в чехословацком станковом пулемете ZВ-53 - вверх.

Механизмы запирания и отпирания с перекосом затвора имеют сравнительно простое устройство и обеспечивают хорошую надежность, что относится к их положительным качествам. Однако при использовании запирания перекосом затвора, как правило, узел запирания имеет большую длину, что можно отнести к недостаткам. Отрицательным качеством оружия, в котором запирание осуществляется перекосом затвора, является также и то, что при движении затвора вместе с запирающей деталью (затворной рамой) происходит обычно расклинивание затвора запирающей деталью, в результате чего возникают большие силы трения, увеличивающие износ направляющих поверхностей и тормозящие движение подвижных частей автоматики.

Кроме механизмов запирания перекосом затвора, в некоторых образцах автоматического оружия запирание осуществляется перекосом ствола, например в пистолете Токарева ТТ обр. 1930 года, действие автоматики которого основано на принципе отдачи ствола при его коротком ходе. Применение такого механизма целесообразно лишь при коротких и легких стволах.

Примером запирания боевыми упорами может служить механизм запирания и отпирания затвора советского ручного пулемета Дегтярева (РПД). В этом пулемете затвор имеет два боевых упора, которые при запирании затвора разводятся утолщенной частью стойки затворной рамы и заходят в специальные вырезы ствольной коробки. При отпирании боевые упоры сводятся скосами затворной рамы (при движении затворной рамы назад).

Запирание боевыми упорами отличается простотой устройства и надежностью действия. К положительным качествам его относится симметричность, а к отрицательным - неравномерность нагрузки боевых упоров при неточности изготовления деталей, что снижает прочность и увеличивает износ. При движении затвора в ствольной коробке боевые упоры могут расклиниваться затворной рамой, что затрудняет работу автоматики.

В качестве разновидности запирания боевыми упорами может служить механизм запирания немецкого единого пулемета МG.42 и его последующих модификаций, в которых запирание осуществляется роликами, выполняющими функцию боевых упоров.

Пример рычажного запирания и отпирания - механизм автомата Федорова обр. 1916 года. Здесь запирание осуществляется двумя рычагами (личинками). Работа этого механизма отпирания и запирания происходит при движении ствола благодаря взаимодействию фигурных вырезов личинок и выступов неподвижного короба. Механизм с рычажным запиранием позволяет получить весьма небольшую длину узла запирания, в чем состоит их основное преимущество перед механизмами, при которых запирание осуществляется боевыми упорами. Недостатки их те же, что и в механизмах, у которых запирание осуществляется боевыми упорами.

Кривошипно-шатунный тип запирания и отпирания присутствует в станковом пулемете «Максим» обр. 1910 года. Использование этого механизма для запирания затвора привело к очень длинному узлу запирания, что представляет существенный недостаток этого типа запирания, а кроме того привело к увеличению поперечных размеров оружия. Из-за этих недостатков (несмотря на существенное положительное качество - обеспечение плавности работы механизмов) в современных образцах оружия кривошипно-шатунные механизмы распространения не получили.

Примером механизмов, осуществляющих отпирание и запирание при помощи поворота затвора, могут служить отечественные автоматы Калашникова АК/АКМ/АК-74 и американская самозарядная винтовка «Гаранд» М 1. Запирание поворотом затвора раньше часто применялось в различных образцах неавтоматического оружия, а в настоящее время используется во многих образцах автоматического оружия, автоматика которых работает по принципу отвода пороховых газов из канала ствола. Этот способ позволяет получить очень короткий узел запирания и иметь весьма простые по устройству и надежно действующие механизмы запирания и отпирания.

Для автоматического оружия, автоматика которого основана на использовании отдачи ствола при коротком его ходе, наиболее целесообразным является использование запирания с поворотом боевой личинки или запирающей муфты, что позволяет выгодно сочетать работу механизма отпирания затвора с механизмом ускорения затвора.

Механизмы запирания и отпирания, при которых запирание осуществляется боевой личинкой или запирающей муфтой, обеспечивают короткий узел запирания и позволяют удобно сочетать их работу с работой ускорительных механизмов, что и определяет целесообразность их применения в оружии, автоматика которого основана на принципе использования отдачи ствола при его коротком ходе.

Сергей Монетчиков
Фото из архива автора
Братишка 01-2007