Устройство гильз патронов стрелкового оружия

Современный патрон к ручному огнестрельному оружию состоит из следующих основных элементов: гильзы, капсюля-воспламенителя, метательного заряда и метаемого элемента.

Основной частью патрона является гильза, т.е. деталь, служащая для соединения в одно целое всех элементов унитарного патрона (пули, порохового заряда и капсюля), крепления всех остальных его частей и обтюрации пороховых газов при выстреле. Она изолирует пороховой заряд и капсюльный состав от воздействия внешней среды. Таким образом, металлическая гильза унитарного патрона облегчает процесс заряжания, создает условия для его автоматизации и резкого повышения скорострельности, а также обеспечивает длительное хранение патронов на складах и в других условиях, позволяя иметь большие их запасы.

В корпусе гильзы размещается пороховой заряд, пуля крепится в дульце, а капсюль-воспламенитель вставляется в капсюльное гнездо, обычно имеющее наковальню и одно или два затравочных отверстия, через которые луч пламени от капсюля передается пороховому заряду. В донной части гильза имеет фланец (закраину) или проточку, за которые она извлекается выбрасывателем из патронника после выстрела.

Гильза состоит из следующих основных элементов: среза гильзы - торца со стороны открытого конца гильзы; дульца гильзы - передней части гильзы, переходящей в скат или корпус, обеспечивающей хорошее удерживание пули при всех случаях обращения с патроном и его применения; ската гильзы - переходной конусной части гильзы между дульцем и корпусом (имеет важное значение для гильз с упором в скат); корпуса гильзы - конической или цилиндрической части гильзы от донной части до ската или среза. Корпус гильзы служит для помещения заряда. Толщина стенки корпуса гильзы постепенно увеличивается к донной части как по производственным соображениям, так и по соображениям прочности гильзы. Толщина стенки, например, отечественной винтовочной гильзы у донной части достигает 0,89 мм; дна гильзы - задней поперечной стенки гильзы. Толщина дна гильзы должна обеспечить возможность надежного крепления капсюля и гарантировать прочность гильзы в ослабленных местах донной части; донной части гильзы - части гильзы, включающей проточку, фланец, дно, перегородку, запальные отверстия, капсюльное гнездо и наковальню; проточки гильзы - кольцевой канавки в донной части гильзы, предназначенной для образования фланца; фланца (закраины) гильзы - пояска в донной части гильзы, предназначенного для извлечения гильзы или патрона из патронника; перегородки гильзы - стенки в донной части гильзы, отделяющей капсюльное гнездо от внутренней полости гильзы. Перегородка обычно имеет одно или два затравочных отверстия, через которые луч огня от капсюля передается заряду. Перегородка выштампована заодно с наковальней; капсюльного гнезда гильзы - углубления с наружной стороны донной части гильзы, в котором крепится капсюль-воспламенитель; запального отверстия - отверстия в перегородке гильзы для передачи луча огня от капсюля-воспламенителя к метательному заряду; наковальни гильзы - выступа в центре капсюльного гнезда гильзы, на котором разбивается ударный состав капсюля-воспламенителя; зарядной камеры гильзы - внутренней полости в гильзе между хвостовой частью пули и дном гильзы, служащей для помещения метательного заряда.

Форма и размеры гильзы существенным образом сказываются на конструкции и функционировании стрелкового оружия.

В зависимости от геометрической формы гильзы делятся на цилиндрические и конические (бутылочные). Цилиндрические гильзы применяются в патронах малой мощности (пистолетных патронах) с относительно небольшим давлением пороховых газов, а бутылочные - в более мощных патронах со значительным давлением. Цилиндрические гильзы могут иметь разную степень конусности, а бутылочные - разный коэффициент бутылочности. Бутылочные гильзы отличаются от цилиндрических наличием ската, являющегося переходной частью от дульца к корпусу. Цилиндрические гильзы имеют одинаковые поперечные размеры по всей длине корпуса. Бутылочность гильзы характеризуется коэффициентом бутылочности, определяющим соотношение продольных и поперечных размеров. с увеличением коэффициента бутылочности увеличивается масса гильзы и патрона и уменьшается длина патрона. При большой бутылочности возрастают поперечные размеры казенника, затвора и ствольной коробки, но уменьшаются длина гильзы и ход подвижных частей, поэтому для каждой конструкции оружия существует наивыгоднейшее значение коэффициента бутылочности.

От формы гильзы зависит способ ее фиксации в патроннике оружия перед выстрелом и точность его изготовления, конструкция механизма подачи и надежность функционирования самого оружия.

В зависимости от устройства фланца (закраины) гильзы могут быть с выступающим фланцем (закраиной) и с невыступающим фланцем (закраиной). Если гильза имеет выступающий или частично выступающий фланец (закраину), то патрон фиксируется упором закраины в казенный срез ствола. Если гильза имеет невыступающий фланец (закраину), то фиксация патрона осуществляется или упором ската гильзы в скат патронника (в патронах с бутылочными гильзами), или упором среза (передним торцом) дульца гильзы в уступ патронника (патроны с цилиндрическими гильзами). При наличии цилиндрического выступа на корпусе гильзы патрон фиксируется упором этого выступа в уступ патронника.

Существуют следующие способы фиксации гильзы:

1. Гильзы, упирающиеся передним срезом. Этот способ фиксации применяется в 9-мм пистолетных патронах ПМ с цилиндрической гильзой без выступающего фланца (закраины). Преимущества этого типа гильз: простота изготовления, возможна простая конструкция пенька ствола. Недостатком является малая площадь фиксации патронов в патроннике.

2. Гильзы с упором выступающего фланца (закраины) в казенный срез ствола. Например: гильза к 7,62-мм винтовочному патрону обр. 1908 г.; 7,62?мм гильза к револьверному патрону «Наган» и др. Преимущества этого типа: патрон более прочно фиксируется в патроннике; не требуется большой точности изготовления гильзы по длине, так как на зазор между передней плоскостью затвора и дном гильзы влияет только допуск на изготовление толщины закраины. Недостатки этого типа гильз: затруднена подача патрона, так как закраина может цепляться за следующий патрон и вызывать задержки; прямую ленточную подачу патрона с закраиной трудно осуществить; магазины коробчатого типа получают увеличенную крутизну, усложняющую их производство, и требуется принятие мер к устранению сцепления патронов закраинами при подаче; увеличивается диаметр гильзы по закраине, что приводит к увеличению поперечных размеров затвора и ствольной коробки; усложняется форма пенька ствола (необходимы вырезы для выбрасывателя), что усложняет обработку ствола и сборку его со ствольной коробкой.

3. Гильзы с упором ската в скат патронника. Подобные гильзы применяются в отечественных 7,62-мм пистолетных патронах обр. 1930 г.; в 5,45-мм малоимпульсных автоматных патронах 7Н6 и 7,62-мм автоматных патронах обр. 1943 г.; в 12,7-мм и 14,5-мм крупнокалиберных патронах к пулеметам ДШКМ/НСВ и КПВ/КПВТ (соответственно). в пистолете ТТ обр. 1933 г. ограничение может быть и не упором ската гильзы в скат патронника, в зависимости от фактических допусков ограничение может происходить упором среза дульца в уступ патронника. Преимущества этого типа гильз: более благоприятны условия подачи; возможен меньший поперечный размер затвора; возможна более простая конструкция пенька ствола. Недостаток этого типа гильз: они требуют большой точности в соблюдении размеров как патронника, так и гильзы (особенно по расстоянию от дна гильзы до начала ската и по диаметру в начале ската). Это объясняется тем, что положение патрона в патроннике ограничивается упором ската гильзы в скат патронника, а положение наружной поверхности дна гильзы относительно казенного среза ствола зависит от суммарного допуска как на изготовление элементов корпуса гильзы, так и на изготовление элементов патронника. Это единственный недостаток гильзы данного типа. Вообще же гильза этого типа является наиболее современной.

4. Гильзы с упором выступа гильзы в уступ патронника. Создание этого типа гильз является результатом попытки получить гильзу, свободную от недостатков предыдущих двух типов. Но при этом гильза получила новые недостатки, например, увеличенную массу (за счет большей толщины дна гильзы), и наличие специального выступа, затрудняющего прямую подачу. При расположении патронов в магазине происходит сцепление выступов гильз, отчего верхний патрон заклинивается во время досылания. Поэтому данный тип гильзы не нашел применения для стрелкового оружия обычного калибра и используется лишь в системах крупного калибра.

5. Смешанный тип гильз. В этих гильзах фиксация патрона в патроннике может быть или упором ската гильзы в скат патронника, или упором закраины гильзы, в зависимости от фактических размеров гильзы (с учетом допусков).

Гильзы без проточки с выступающим фланцем применяются в основном в однозарядном или комбинированном оружии, в револьверах. Иногда они используются и в магазинном оружии. Гильзы с проточкой и не выступающим фланцем, наоборот, используются обычно в магазинном и самозарядном оружии, в частности - в пистолетах. Гильзы с проточкой и частично выступающим фланцем могут использоваться в обеих группах оружия. Объясняется это тем, что в первой группе оружия гильза не может продвинуться дальше нормального положения из-за того, что задерживается фланцем, а во второй - из-за того, что упирается своим скатом в скат патронника. в наиболее мощном оружии используются гильзы с донным упором в виде кольцевого утолщения на корпусе, надежно фиксирующим положение гильзы в патроннике.

Если закраина полностью выступает за боковую поверхность корпуса, то такие гильзы называются гильзами с выступающим фланцем (закраиной). Такая конструкция гильзы, разработанная еще в 1880-х годах для винтовок с механическим перезаряжанием, обладает наиболее прочным дном, а также допускает сравнительно невысокую точность изготовления деталей узла запирания. в то же время наличие выступающего фланца (закраины) приводит к увеличению поперечных размеров затвора и ствольной коробки, к определенному ухудшению условий подачи патронов в автоматическом оружии. Усложняется конструкция магазинов, требуются специальные конструктивные решения, предохраняющие от сцепления патронов закраинами в процессе подачи патронов из магазина. Все это в значительной степени усложняет конструкцию оружия и снижает одно из основных свойств автоматического оружия - безотказность его работы. Несмотря на то, что для современного автоматического оружия этот тип патронов считается устаревшим, благодаря уму, смекалке и стараниям отечественных конструкторов, под них созданы одни из лучших образцов стрелкового оружия (каждый в своем классе) - самозарядная снайперская винтовка Драгунова (СВД) и единый пулемет Калашникова (ПК/ПКМ).

Определенное развитие получили и гильзы с кольцевой проточкой, у которых часть закраины выступает за боковую поверхность корпуса. Такие гильзы получили название - гильзы с частично выступающей закраиной (полуфланцевые). Эти гильзы в существенной мере избавлены от недостатков, присущих гильзам с выступающей закраиной. Для извлечения гильзы из патронника используется вся закраина, образованная кольцевой проточкой. в такой конструкции гильзы сравнительно легко избежать сцепления патронов в магазине, для чего предусмотрена фаска на закраине гильзы со стороны дна.

Если закраина образована кольцевой проточкой и не выступает за боковую поверхность корпуса, то такая гильза называется гильзой с невыступающей закраиной (бесфланцевой). Эти гильзы, полностью избавленные от недостатков гильз с выступающей закраиной, получили самое широкое распространение в автоматическом оружии, поскольку они обеспечивают более благоприятные условия для надежной работы оружия. Однако в отличие от гильз с выступающей закраиной гильзы с невыступающей закраиной имеют ослабленное кольцевой проточкой дно, которое деформируется при высоких давлениях пороховых газов в канале ствола, что отрицательно влияет на прочность и надежность экстракции гильз. Этот недостаток ограничивает возможности применения гильз с невыступающей закраиной для стрельбы при высоких давлениях пороховых газов и более присущ гильзам, изготовленным из латуни.

В зависимости от способа изготовления гильзы бывают цельнотянутые и составные. Последние бывают с цельнотянутым или свернутым корпусом. Составные гильзы со свернутым корпусом применялись в стрелковом оружии, наряду с цельнотянутыми. Свернутый корпус мог увеличиваться в диаметре при выстреле на большую величину в сравнении с цельнотянутым, что позволяло обрабатывать патронник и гильзу с низкой точностью. с усовершенствованием технологии изготовления оружия и патронов это преимущество свернутых гильз теряло свое значение. Учитывая еще, что свернутый патрон не был герметичным, унитарные патроны с цельнотянутой металлической гильзой получили впоследствии преобладающее применение.

Составные гильзы со штампованным дном и свернутым из косынки листового материала корпусом периодически возрождались применительно к артиллерийским орудиям. Это наблюдалось обычно в военное время, когда для изготовления большого количества цельнотянутых гильз требовалось большое количество мощного прессового оборудования, а патроны хранились непродолжительное время. Для стрелкового оружия и малокалиберных автоматических пушек составные гильзы не применяются, хотя не исключено их применение в качестве средства обеспечения нормальной работы оружия при больших давлениях пороховых газов.

Для стрелкового оружия гильзы изготовляются из металла: гильзовой латуни; малоуглеродистой стали, плакированной томпаком (биметалла); стали, покрытой лаком; красной меди и т. п., которые обладают достаточной пластичностью, упругостью и антикоррозионной стойкостью, а также хорошо обрабатываются.

Сложные условия службы гильзы при выстреле в стрелковом оружии, особенно автоматическом, предъявляют особые требования как к конструкции, так и к материалу гильзы. Требуется, чтобы гильзовые материалы обладали целым рядом свойств, к числу которых относятся:
- высокие пластические свойства (достаточная прочность), необходимые как по производственным соображениям (глубокая вытяжка давлением в холодном состоянии), так и для обеспечения хорошей работы при выстреле;
- высокая упругость, необходимая для легкой экстракции гильзы из патронника после выстрела;
- неизменяемость механических свойств со временем и стойкость против самопроизвольного растрескивания;
- высокая антикоррозионная стойкость, устойчивость против растрескивания и невзаимодействие с зарядом; химическая нейтральность к пороховому заряду и стойкость против действия высокой температуры;
- npocтотa и удобство механической и термической обработки при изготовлении гильз;
- дешевизна и недефицитность.

Указанными свойствами наиболее полно обладает латунь марок Л68 и Л70, но ее применение ограничивается дороговизной и дефицитностью, а также склонностью к самопроизвольному растрескиванию, затрудняющему длительное хранение патронов, что заставляло изыскивать новые материалы для гильз. Со времени Первой мировой войны латунь все больше и больше заменялась сталью, как более дешевым материалом. Во время перехода на патронное заряжание в стрелковом оружии применялись бумажные гильзы. в настоящее время их используют только в охотничьем оружии и в некоторых системах сигнальных пистолетов (ракетниц) и минометов.

В настоящее время для изготовления гильз к патронам стрелкового оружия стремятся использовать малоуглеродистую сталь, являющуюся более дешевым и недефицитным материалом, почти не подверженным самопроизвольному растрескиванию. Но по сравнению с латунью она обладает худшей пластичностью и антикоррозионной стойкостью, что заставляет плакировать (покрывать) стальные гильзы томпаком, а также хуже обрабатывается давлением в холодном состоянии.

В качестве заменителя томпака иногда для изготовления как гильз, так и оболочек пуль используется холоднокатаная малоуглеродистая сталь марки 18ЮА без плакировки томпаком. Получаемая при этом готовая гильза фосфатируется и покрывается лаком или металлическим защитным покрытием, состоящим обычно из меди, наносимой контактным способом, что улучшает условия службы гильзы при выстреле.

Однако последние достижения современной науки и техники позволили создать в конце ХХ столетия совершенно новую конструкцию безгильзовых патронов (у которых пороховой заряд сформирован виде шашки). Их применение экономически является обоснованным и целесообразным, поскольку дает значительные преимущества перед обычными образцами.

МЕТАТЕЛЬНЫЕ ЗАРЯДЫ

В качестве метательных зарядов в патронах применяются пороховые заряды. Пороховой заряд предназначается для придания пуле при его сгорании необходимой скорости полета и для обеспечения работы автоматики. Масса порохового заряда подбирается с таким расчетом, чтобы получить необходимую начальную скорость пули при сохранении среднего максимального давления пороховых газов в заданных пределах. В отечественных патронах пороховой заряд имеет следующий массу: у 9-мм пистолетного патрона - 0,23 г; у 5,45-мм автоматного патрона - 1,44 г; у 7,62-мм автоматного патрона - 1,6 г; у 7,62-мм винтовочно-пулеметного - 3,25 г; у 12,7-мм крупнокалиберного патрона - 17 г; у 14,5-мм крупнокалиберного патрона - 31 г.

Форма зерен порохового заряда в патронах стрелкового оружия применяется пластинчатая, трубчатая с одним каналом и зерненая с семью каналами. При коротких стволах оружия берут порох с меньшими размерами зерен, чтобы обеспечить полное сгорание заряда за время движения пули по каналу ствола. Чем больше мощность патрона, тем крупнее берутся зерна и тем прогрессивнее их форма.

КАПСЮЛИ-ВОСПЛАМЕНИТЕЛИ

В автоматическом стрелковом оружии используются патроны как кольцевого (бокового) воспламенения (в которых капсюльный состав запрессован в края донца гильзы) - эти патроны в основном нашли применение в спортивно-охотничьем оружии, так и центрального воспламенения (у которых капсюльный состав находится в центре дна гильзы) - в патронах к боевому оружию.

Капсюль-воспламенитель представляет собой устройство, предназначенное для воспламенения порохового заряда или специального состава (зажигательного, детонирующего в т. п.).

Подавляющее количество патронов для автоматического стрелкового оружия составляют патроны центрального воспламенения. У них для капсюля-воспламенителя в гильзе имеется капсюльное гнездо, которое сообщается с каморой гильзы затравочными отверстиями. На дне капсюльного гнезда имеется выступающая часть - наковальня, как правило, полусферической формы, на которой разбивается ударный состав при ударе бойка по капсюлю. По способу инициирования капсюльного состава патроны можно разделить на три группы: ударные, электрические и накольные. Причем электрические капсюли-воспламенители в ручном огнестрельном оружии используются крайне редко. Они нашли широкое применение в авиационном оружии, позволив значительно уменьшить время выстрела (в два и более раз).

В зависимости от устройства ударные капсюли-воспламенители встречаются двух типов: без собственной наковальни и с собственной наковальней. Среди них наиболее широкое распространение получили капсюли-воспламенители первого типа, используемые во всех отечественных патронах. Капсюль-воспламенитель без собственной наковальни состоит из латунного или медного колпачка, на дне которого запрессован ударный состав, весьма чувствительный к удару. Для предохранения ударного состава от внешнего воздействия он закрывается фольговым или пергаментным кружком. Внутренняя поверхность колпачка лакируется с целью лучшего закрепления ударного состава в колпачке.

Для надежного срабатывания капсюля его крепление в гнезде должно быть достаточно прочным и обеспечивать строго определенное положение ударного состава относительно наковальни.

Свойства ударных составов в значительной степени определяют работоспособность капсюлей-воспламенителей. Наиболее распространеным составом является механическая смесь гремучей ртути, хлората калия и антимонита.

Капсюли-воспламенители должны удовлетворять следующим требованиям: безотказно действовать от удара бойка; иметь хорошую воспламеняющую способность; обеспечивать однообразие действия; быть безопасными в обращении и стойкими при хранении (не изменять свойства).

Сергей Монетчиков
Фото Владимира Николайчука
и из архива автора
Братишка 08-2008