Энергетическое равновесие в каждом миге жизни. Автоматика оружия. Системы, использующие энергию отдачи ствола Несколько реальных значений силы отдачи…

Использование энергии отдачи подвижного относительно оружия ствола является одним из старейших и самых успешных принципов построения автоматики стрелкового оружия . За век с лишним с момента появления первых таких систем в мире был выпущен широчайший спектр оружия с подвижным стволом – от компактных пистолетов до пулеметов и автоматических пушек.

Правда, нужно отметить, что в этом спектре имеются значительные пробелы. В частности, лишь весьма незначительное число моделей ручного длинноствольного оружия с такой автоматикой (гладкоствольных ружей и особенно винтовок) добились сколько-нибудь заметного успеха. Почему так произошло, мы кратко разберем ниже.

Отдача есть фундаментальное свойство любого метательного оружия, проистекающее из третьего закона Ньютона, гласящего, что всякое механическое действие вызывает равное ему по модулю, но противоположно направленное противодействие.

Патент Хайрема Максима на его первый самозарядный карабин, использующий энергию отдачи

Патент Хуго Борхарда на пистолет с подвижным стволом, запущенный в серийное производство в 1893 году

В нашем случае это означает, что метание пули или иного снаряда силой расширяющихся газов приводит к тому, что метающее оружие получает импульс движения, равный суммарному импульсу снаряда (пули) и покинувших ствол пороховых газов, но направленный в обратную сторону. Именно этот импульс и формирует отдачу – движение оружие в сторону, обратную направлению выстрела. В случае оружия с неподвижным стволом и жестким запиранием ствола весь этот импульс от ствола передается на корпус оружия и через него – на руки или плечо стрелка или на установку.

Вид легендарного пистолета Mauser C.96 в разрезе

Патент Джона Браунинга на винтовку с длинным ходом ствола, на базе которого была создана серийная винтовка Remington model 8

Первым кто сумел на практике использовать ранее впустую терявшуюся энергию отдачи оружия для осуществления его автоматической перезарядки стал американский изобретатель Хайрем Максим, в то время живший в Европе. В 1883 году он подал патентную заявку, описывающую переделку магазинного карабина Винчестер со скобой Генри и подствольным магазином.

Добавив к карабину подпружиненный затыльник приклада, Максим соединил этот затыльник системой тяг и рычагов с укороченным рычагом перезарядки, расположенным перед спусковой скобой, так что при каждом выстреле движение всего карабина назад относительно упертого в плечо стрелка затыльника вызывало автоматическую перезарядку оружия.

Вскоре за этим сугубо опытным самозарядным карабином последовал и первый полностью автоматический пулемет его же конструкции, в котором ствол со своим хвостовиком и связанным с ними коленчатой парой рычагов затвором получили возможность двигаться под действием отдачи внутри короба оружия, растягивая возвратную пружину. За этим первым пулеметом последовали другие, и уже к началу ХХ века пулеметы Максима надолго стали одними из самых популярных и успешных образцов оружия в своем классе.

Пистолет Colt model 1900 был первым серийным образцом пистолета с подвижным стволом, разработанным Джоном Браунингом

Пистолет Colt model 1900 в частично разобранном виде

Вскоре за Максимом последовали и другие изобретатели. В 1893 году Хуго Борхард создал первый более или менее коммерчески успешный самозарядный пистолет с подвижным стволом. Уже на следующий год патент на свой вариант самозарядного пистолета, использующего энергию отдачи подвижного ствола, получила компания Маузер, в 1896 году к этой славной когорте со своими первыми «пистолетными» патентами присоединился и Джон Браунинг.

К началу ХХ века различные варианты систем автоматики, использующие отдачу подвижного ствола, прочно заняли место среди наиболее удачных конструкций самозарядного и автоматического оружия.

Нужно заметить, что основной конкурент систем автоматики с подвижным стволом – система с использованием давления отводимых из ствола газов при неподвижном стволе, появилась практически одновременно с описываемыми здесь системами. Однако в течение достаточно длительного времени газоотводные системы имели заметно меньшую популярность, и вот почему.

Гладкоствольные ружья Browning’s «Auto-5» вероятно являются самым массовым в мире охотничьим оружием с подвижным стволом.

Джон Браунинг позирует на этом фото со своим пулеметомl M1917, использовавшим, как и система Максима, подвижный ствол и составившем системам Максима самую серьезную конкуренцию

Ранний вариант самозарядной винтовки Remington Model 8 с длинным ходом ствола

Страница из каталога более чем столетней давности, рекламирующая винтовки Remington model 8

Самые ранние системы автоматического оружия создавались в период перехода от дымного пороха к бездымному; внутрибаллистические свойства новых бездымных порохов были еще очень слабо изучены, да и сами пороха могли иметь весьма разные характеристики по развитию давлений в стволе при выстреле.

В то же время системы с подвижным стволом зависели лишь от суммарного импульса отдачи при выстреле, а потому были гораздо менее чувствительны к вариациям порохового заряда и снаряда, при условии, что общий импульс, полученный стволом в момент выстрела, находился в определенных конструктором пределах, зачастую довольно широких.

Основным недостатком систем с подвижным стволом стал, как это обычно бывает, источник ее основных достоинств – то есть сам подвижный ствол . Для того чтобы обеспечить требуемую надежность оружия в условиях вызванного нагревом расширения ствола, а также скапливающегося нагара или проникающей извне пыли и грязи, ствол по необходимости должен был иметь некоторые зазоры в месте сопряжения с неподвижными элементами оружия. Это неизбежно приводило к потере в кучности и точности стрельбы по сравнению с системами с неподвижным стволом.

Кроме того, подвижный ствол нуждался в поддержке как минимум в двух точках – у казенной части и в дульной части ствола, или, в крайнем случае, неподалеку от его середины. Большинство систем с подвижным стволом по этой причине имело кожух, охватывающий ствол по всей его длине (или хотя бы до передней точки опоры), что неизбежно повышало массу и стоимость оружия.

Крупнокалиберный пулемет М2НВ — еще один исключительно удачный образец системы с коротким ходом ствола, сконструированный Браунингом в начале 1920х и до сих пор состоящий на вооружении

Пулемет Максима на вооружении британских колониальных войск, 1895 год

В результате вышесказанного в мире было выпущено весьма немного винтовок с подвижным стволом. Самым успешным (по числу выпущенных) армейским образцом стала, вероятно, американская винтовка системы Джонсона модели 1941 года(Johnson M1941), выпущенная в количестве нескольких десятков тысяч штук.

Самой массовой коммерческой моделью винтовки с подвижным стволом стала американская охотничья винтовка Remington model 8 и ее развитие модель 81. В период с 1906 по 1950 годы было выпущено порядка 140 тысяч единиц этой винтовки конструкции легендарного Джона Браунинга.

Для сравнения, газоотводные самозарядные винтовки и карабины только в годы Второй Мировой войны были выпущены по обе стороны конфликта общим тиражом более 10 миллионов единиц. Выпуск пулеметов с подвижным стволом (системы Максима, Браунинга, немецкие MG-34, MG-42 и другие) за тот же период также составил миллионы штук.

Правда, здесь было и одно исключение – самозарядный дробовик системы все того же Браунинга, известный как Auto-5, выпускался в Бельгии почти 100 лет, с 1902 по 1999 годы, с общим выпуском свыше 2 миллионов единиц. Дополнительно в США было произведено свыше 800 тысяч единиц лицензированного варианта этой системы – ружей Remington model 11. Все остальные ружья с подвижным стволом, когда-либо созданные в мире, и отдаленно не смогли повторить этот успех.

В период после Второй Мировой войны в связи с развитием как знаний о внутренней баллистике и динамике оружия, так и созданию более совершенных порохов разработка новых систем пулеметов с подвижным стволом стала постепенно сходить на нет, уступая место более простым и удобным в эксплуатации системам с газоотводной автоматикой. Правда, целый ряд конструкций, созданных до Второй Мировой войны или во время нее, до сих пор остаются в строю. В первую очередь это германский пулемет MG-3 и американский крупнокалиберный пулемет Browning M2HB.

Первая модель пулемета Максима с подвижным стволом

Винтовка Johnson Model 1941, одна из немногих систем армейских винтовок с подвижным стволом, выпускавшихся серийно

Зато пистолеты с подвижным стволом до сих пор выпускаются во всем мире в трудно исчислимых количествах, которые проще всего описать как «миллионы штук в год». Объясняется это простотой использования данной схемы при объединении функций двигателя автоматики и запирающего узла в стволе оружия.

Влияние подвижного ствола на кучность стрельбы на типично «пистолетных» дистанциях весьма незначительно, так что системы с подвижным стволом будут оставаться наиболее пригодными для использования в мощных служебных и боевых пистолетах еще в течение значительного времени.

Говоря о технических аспектах систем с подвижным стволом и его жестким запиранием в момент выстрела нужно упомянуть, что все такие системы, как правило, делятся на два класса – «с длинным ходом ствола» и «с коротких ходом ствола».

Немецкий пулемет Mg.42, один из самых массовых и удачных пулеметов с подвижным стволом, до сих пор состоит на вооружении во многих странах под индексом Mg3

Пистолет Beretta APX, неполностью разобранный чтобы продемонстрировать простоту конструкции современных пистолетов с подвижным стволом

Схема, иллюстрирующая общие принципы работы систем с длинным ходом ствола

В системах с коротким ходом ствола длина его отката под действием отдачи до момента расцепления с затвором, как правило, существенно меньше длины патрона. Обычно для ручного стрелкового оружия эта длина колеблется от 0.5 см до 3 см, после чего происходит расцепление ствола и затвора, ствол останавливается, а затвор под действием накопленной инерции продолжает движение назад, в откате извлекая и выбрасывая стреляную гильзу.

Затем в накате затвор досылает в ствол новый патрон и в конце своего пути снова сцепляется со стволом для следующего выстрела. В большинстве длинноствольных систем (например, пулеметов) масса затвора, как правило, заметно меньше массы ствола, так что большая часть накопленного при их совместном начальном откате импульса «теряется» без пользы, когда ствол после расцепления с затвором останавливается в ствольной коробке.

Для того чтобы с пользой использовать этот «теряемый» импульс, во многих системах введен так называемый ускоритель затвора. Это механическое устройство в виде рычага или пары роликов взаимодействует с затвором и неподвижными элементами конструкции оружия так, чтобы передать часть импульса от ствола к затвору путем разгона затвора относительно ствола с попутным торможением ствола.

В пистолетах, где масса ствола и затвора обычно сравнимы или даже где затвор тяжелее ствола такая схема не имеет практического применения. Чуть ли не единственный серийный пистолет, имевший в своей конструкции рычажный ускоритель затвора, был создан в середине 1930-х годов в Финляндии (Lahti m35) и имел сравнительно короткий и потому легкий затвор.

Эта элегантная самозарядная винтовка Roth-Haenel , выпускавшаяся незадолго до Первой Мировой войны, имела автоматику конструкции Карела Крнка с длинным ходом ствола

Еще один малоизвестный образец сисемы с подвижным стволом — дробовик Walther No.1, имевший рычажное запирание по типу систем Макима или Люгера, но проигравший в чистую бельгийским ружьям Browning Auto-5

Системы с длинным ходом ствола отличаются тем, что в них ствол, сцепленный с затвором, вместе проходят полный путь отката внутри ствольной коробки, при этом длина этого пути по необходимости больше полной длины патрона.

В конце отката затвор перехватывается в заднем положении специальным шепталом, а ствол под действием своей возвратной пружины начинает движение вперед. При этом вначале происходит отпирание затвора, затем ствол, двигаясь вперед, «покидает» остающуюся на зеркале неподвижного затвора стреляную гильзу. После того как гильза оказалась полностью вне патронника, она выбрасывается из оружия.

При приходе ствола в крайнее переднее положение он автоматически выключает удерживающее затвор шептало, и затвор под действием своей пружины устремляется вперед, досылая в ствол новый патрон и в конце наката снова сцепляясь со стволом. В силу большой массы и большого пути движения подвижной системы конструкции с длинным ходом ствола, как правило, имеют невысокий темп стрельбы, а также несколько более сложную конструкцию. Потому они встречаются гораздо реже, чем системы с коротким ходом ствола.

Сегодня самым массовым классом оружия, использующим автоматику с подвижным стволом, являются самозарядные пистолеты

Как мы смогли увидеть из этого весьма краткого обзора, системы с подвижным стволом имеют целый ряд безусловных достоинств, определивших их успех, как на ранних этапах создания автоматического оружия, так и в настоящее время (правда, в основном только для самозарядных пистолетов). Недостатки же этих систем привели к тому, что в настоящее время в длинноствольном оружии доминирующей схемой стала газоотводная автоматика, о которой мы расскажем в следующей статье.

В следующей статье серии вы узнаете об оружии, использующем энергию пороховых газов, отводимых из ствола

Просто интенсивность наблюдаемых линий, поскольку этим эффектом задается только число частиц с подходящей энергией. Нас не интересует абсолютная интенсивность полос , поэтому здесь не обсуждается этот аспект МБ-спектроскопии. Однако упомянем, что для некоторых веществ (обычно твердых молекулярных веществ) решеточные и молекулярные колебания возбуждаются до такой степени, что при комнатной температуре происходит только небольшое число переходов без отдачи и спектр не наблюдается. Часто спектр регистрируют путем значительного понижения температуры образца. 

    Энергия отдачи кристалла после удара струи равна  

Во-вторых, энергия у-квантов должна лежать в пределах 10 должна быть соответственно велика, но энергия отдачи не должна превышать колебательных квантов решетки. 

Не рассматривая подробно, следует указать только, что величина ф или пренебрежимо мала (энергия отдачи атома или молекулы при испускании фотоэлектрона, за исключением фотоионизации водорода), или может быть учтена как постоянная для данного прибора (работа выхода материала спектрометра). Работу выхода каждого образца обычно нет необходимости знать, поскольку образец находится в электрическом контакте со спектрометром. Таким образом , при измеренной кин и известной частоте монохроматического излучения V непосредственно определяется энергия связи электрона 

    Мэе будет сообщать довольно большую энергию отдачи даже очень тяжелому атому. 

Вторая трудность, которая остается в силе даже при низких температурах , - это затраты части энергии при излучении или поглощении "f-кванта на отдачу излучателя или поглотителя Энергия излучаемого кванта становится меньше резонансной на величину энергии отдачи 

В актах излучения и поглощения 7-квантов необходимо учитывать еще отдачу ядра . При переходе ядра из возбужденного состояния с энергией в основное (энергия которого ео принята равной нулю) 7-квант приобретает энергию е, меньшую, чем е, на величину e энергии отдачи ядра, т. е.

Активированные нейтронами атомы серы, содержащиеся в газойле, вступают в хорошо известные реакции радиоактивных изотопов 1421, поскольку энергии отдачи , выделяющиеся при разложении нового изотопа. 

При бомбардировке сероуглерода нейтронами происходит реакция 3 (л, р) Р. Энергия отдачи образующегося Р почти в 6000 раз превосходит энергию химической связи 8-С, поэтому атомы Р вылетают из молекулы и распределяются в среде сероуглерода (в котором элементарный фосфор растворим). Из сероуглеродного раствора Р может быть выделен отмыванием водой , в которой растворены окислители , переводящие элементарный фосфор в ортофосфор-ную кислоту, 

Правая кривая на рис. 15.1 демонстрирует энергетическое распределение у-лучей, необходимое для поглощения. Связь между энергиями образца и источника видна из всего рисунка. Как показывает площадь заштрихованного участка рисунка, вероятность того, что энергия у-кванта источника будет поглощаться образцом, невелика. Поскольку ядерные энергетические уровни квантованы, вероятность поглощения у-кванта , в результате которого произойдет переход в образце, очень мала . Основной причиной несогласования энергий у-квантов является энергия отдачи , так как испущенного излучения лежит при в то время как центр энергетического распределения излучения, необходимого для поглощения, лежит при Е, + К. Величина Л для газообразных молекул (10 эВ) значительно превышает типичную величину доплеровской энергии. Для того чтобы кривые энергетического и образца перекрьгаались, доплеровская энергия должна быть достаточно большой, т.е. источник должен двигаться со скоростью 2 10 см/с, чего достичь нелегко . Однако, если величину К можно уменьшить или если можно найти условия для перехода, не сопровождающегося отда- 

В этом уравнении опущена незначительная энергия отдачи и введена работа выхода (4 эВ) внутренних металлических поверхностей спектрометра РФС. Работа выхода материала спектрометра - это энергия, необходимая для удаления электрона с поверхности спектрометра . Работа выхода образца отличается от работы выхода материала спектрометра . Образец в спектрометре РФС находится в электрическом контакте со спектрометром, и, если имеется достаточное число носителей заряда (многие образцы представляют собой диэлектрики и носители заряда образуются в ходе облучения), уровни Ферми для образца и спектрометра будут одни и те же. Уравнение (16.25) можно понять, рассмотрев экспфимент РФС. При фотоионизации электрон образца получает некоторую кинетическую энергию ,. Для того чтобы попасть в спектрометр, электрон должен пройти через входную щель . Поскольку рабочие потенциалы спектрометра и образца различны , кинетическая энергия электрона изменяется до что обусловлено либо ускорением, либо замедлением фотоионизованного электрона входной щелью . В камере спектрометра электрон имеет кинетическую энергию и эта энергия измеряется прибором. Таким образом , для соотнесения энергии связывания с уровнем Ферми в выражение вводится К счастью, нет необходимости знать работу выхода каждого образца. 

ГОРЯЧИЕ АТОМЫ - атомы, возника-10щие в результате ядерных превращении. Они называются Г. а., т. к. их энергия соответствует энергии атомов, нагретых до миллионов градусов. Г. а. называют также атомами отдачи, поскольку они воспринимают кинетическую энергию отдачи материнского ядра . Благодаря высокой кинетической энергии , возбужденному электронному состоянию и высокому положительному заряду , Г. а. способны вступать в такие химические реакции , в которые обычные атомы не вступают. Г. а. все большее применение находят при синтезе меченых соединений . Перспективно использование реакций Г. а. в процессах синтеза аммиака , полимеризации, проведении реакций без катализатора и др. 

    Ядерные процессы , как правило, сопровождаются выделением (выбрасыванием) различных частиц (электронов, нейтронов, а-ча-стиц и др.), а

Тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.
(Третий закон Ньютона).
Никакие внутренние силы не в состоянии изменить суммарный импульс системы.
(Одна из формулировок закона сохранения импульса).

Для начала определимся с терминами:

1. Отдачей называется движение оружия (ствола) назад во время выстрела. (Основы стрельбы из стрелкового оружия).


2. Откат стрелкового оружия. Откат (Недопустимо -- отдача стрелкового оружия) -- Перемещение стрелкового оружия под действием сил, возникающих при выстреле. (ГОСТ 28653-90 Оружие стрелковое. Термины и определения)


3. Отдача стрелкового оружия. Отдача. -- Силовое воздействие стрелкового оружия на стрелка, станок или установку в результате выстрела. (ГОСТ 28653-90 Оружие стрелковое. Термины и определения).

Как видно ГОСТ разделяет собственно перемещение оружия и силовое воздействие на стрелка, станок или установку. Для упрощения я буду использовать термин отдача в его устоявшемся первом значении приведенном в «Основах стрельбы...».

Параметры отдачи.

Отдача характеризуется несколькими параметрами:

1. Импульс.


2. Энергия.


3. Сила.


4. Мощность.

1. Импульс отдачи.

В силу третьего закона Ньютона два тела взаимодействующие друг с другом приобретают импульсы равные по величине и противоположные по направлению. Численно импульс силы равен p=Ft, где p — импульс, F — сила, t — время взаимодействия. Так же импульс тела равен p=mv, где m -- масса тела, v -- скорость. С импульсом выстрела все немного сложнее, т.к. из ствола вылетает не только пуля, но и пороховые газы, поэтому импульс отдачи вычисляется по эмпирической формуле

где m — масса пули, v0 — начальная скорость пули, w — масса порохового заряда, g — ускорение свободного падения, нужно для перевода из системы СИ в техническую систему единиц (из Н*с в кгс*с).

Согласно закону сохранения импульса (ЗСИ) суммарный импульс закрытой системы (не взаимодействующей с внешними телами) является константой. Т.е. никакая автоматика не в силах изменить импульс оружия который оно получило в результате выстрела. Единственный способ повлиять на импульс отдачи это воздействовать на пороховые газы с помощью, например, ДТК.

2. Энергия отдачи.

Ни для кого не секрет, что стрельба одинаковым патроном из более тяжелого оружия явялется более комфортной. Причиной этого является энергия отдачи численно равная , где p — импульс отдачи, а M — вес оружия, g — ускорение свободного падения . В технической системе единиц энергия измеряется в килограмм-метрах (кгм). Т.к. вес оружия у нас задан и является величиной постоянной, в пределах допуска при производстве, то согласно все тому же ЗСИ никакая автоматика не в силах изменить энергию отдачи оружия.

3. Сила отдачи.

Еще раз вернемся к формуле импульса p=Ft, p=const, но есть у нас величина на которую мы можем влиять — это время взаимодействия t. Тогда согласно все тому же ЗСИ увеличив время взаимодействия в 10 раз мы уменьшим силу отдачи в те же 10 раз. . Этот эффект давно используется в артиллерии, когда связь между стволом орудия и лафетом осуществляется через тормоз отката. Время выстрела исчисляется тысячными долями секунды за это время ствол с затвором и получает импульс отдачи, но воздействие, через тормоз отката, ствола на лафет осуществляется на пару порядков дольше, соответственно и сила воздействия на лафет во столько же раз меньше.

4. Мощность отдачи .

Связь отдачи и автоматики

Отдача связана только с той автоматикой которая приводится в действие непосредственно отдачей. Это свободный и полусвободный затвор, отдача ствола при коротком или длинном ходе и т.д. Особняком стоят системы не имеющие автоматики вообще или имеющие автоматику не связанную с отдачей:

1. Характерный пример первого случая это трехлинейка. У нее вообще нет автоматики, тем не менее отдача вполне себе есть, как ни удивительно для некоторых людей которые считают, что отдача это только когда автоматика работает.


2. Системы с газоотводной автоматикой и жестким запиранием ствола. Самый распространенный случай в индивидуальном стрелковом оружии пехоты — автомате. Автоматика там приводится в действие газовым двигателем независимо от отдачи.

​Влияние отдачи и автоматики на кучность автоматического огня.

Для начала следует поговорить о корректности сравнения отдачи различных образцов оружия.
Сравнивать два образца по импульсу отдачи корректно только при приблизительно равных массах и схемах автоматики. Например АКМ, АК74, М16, G36 имеют близкую массу и газоотвод с жестким запиранием и их сравнение по импульсу отдачи будет корректным. В тоже время сравнение автомата и ручного пулемета под одинаковый патрон корректно проводить по энергии отдачи, т.к. при равном или большем (у пулемета) импульсе энергия отдачи пулемета будет меньше чем автомата из-за бОльшей массы пулемета. Так же не стоит забывать о наличии различных дульных устройств которые могут как уменьшать отдачу (дульный тормоз), препятствовать уводу ствола с линии стрельбы (компенсатор), так и усиливать отдачу (усилитель отдачи). И наконец самое корректное сравнение по мощности отдачи, только так можно достаточно объективно сравнить оружие с газоотводом с жестким запиранием и оружие с отдачей ствола при длинном ходе или газоотводом с торможением отката стреляющего агрегата.

Особенности рассеивания при автоматическом огне

Классическая картинка из наставления...

Особенностью рассеивания при стрельбе автоматическим огнем, особенно из малоустойчивых и неустойчивых положений, является то, что основная причина рассеивания это отдача и в какой-то мере влияние автоматики.
Рассмотрим процесс подробнее:

1. Оружие наведено на цель, производится спуск курка и следует первый выстрел очереди.


2. Пуля вылетает из ствола и полученный импульс отдачи начинает отклонять ствол автомата вправо-вверх, тем временем происходит страгивание и разгон затворной рамы.


3. Газы разгоняющие затворную раму, согласно третьему закону Ньютона, действуют не только на поршень, но и на переднюю стенку газовой камеры. Они не только толкают раму назад, но и с той же силой корпус автомата вперед стремясь повернуть ствол вниз.


4. Затворная рама с затвором приходит в крайнее заднее положение и наносит удар в затыльник ствольной коробки пытаясь отклонить ствол вверх.


5. Затворная рама досылает патрон и наносит удар в переднем положении дополнительно отклоняя ствол.


6. Наконец следует второй выстрел и вся история повторяется.

Так какую часть возмущений вносит отдача, а какую автоматика? Обратимся к монографии Дворянинова.

На иллюстрации представлены графики зависимости площади сердцевины рассеивания от импульса отдачи.
В 1964 г А.С. Неугодовым был проведены работы по определению зависимости рассеивания автоматического огня от импульса отдачи. Опыты показали, что с уменьшением импульса отдачи уменьшается и площадь рассеивания, т.е. при стрельбе патроном 7,62х39 основным возмущающим фактором является именно отдача, но при уменьшении импульса отдачи вклад автоматики увеличивается (точнее вклад отдачи значительно уменьшается). Подтверждением этого служит то, что автоматы со сбалансированной автоматикой под малоимпульсный патрон имеют кучность в 2-3 раза лучше чем у АК74, а испытывавшийся в 70-х годах автомат со сбалансированной автоматикой по 7,62-мм патрон никаких особых отличий от АКМ не показал. Импульс отдачи 7,62-мм патрона перебил все старания сбалансированной автоматики.

Небольшое отступление про сбалансированную автоматику. Широко распространено мнение, что сбалансированная автоматика уменьшает/компенсирует или еще как-то влияет на отдачу. Это не так. Эта автоматика приводится в действие не отдачей, а газовым двигателем и уже по этой причине никак на нее влиять не может. Просто при стрельбе пороховые газы давят не на переднюю стенку газовой камеры (стенки нет), а на поршень подвижной противомассы, именно по этому работа автоматики оказывает минимальное воздействие на корпус оружия, а удары рамы и противомассы происходят одновременно в противоположных направлениях и взаимно нейтрализуются. Отдача же действует при выстреле на затвор, а через него на корпус оружия и время ее воздействия определяется временем выстрела, оружие получает импульс отдачи задолго до того как начинает работать автоматика.

Темп стрельбы и зачем понадобилась лафетная схема.

Как уже написано выше основной причиной рассеивания при автоматическом огне являются отдача и работа автоматики. А вот на величину этого рассеивания влияет темп стрельбы. При темпе 600 в/мин между двумя выстрелами проходит 0,1 с, с одной стороны это очень мало (темп велик), с другой это очень много (темп мал). Рассмотрим оба случая.

1. Темп велик. 1 десятая секунды величина слишком малая, чтобы стрелок успел среагировать и вернуть ствол в положение близкое к первоначальному. Это прекрасно видно на первой иллюстрации, стрелок только к 4 выстрелу успевает приблизить автомат к первоначальному положению, причем рассеивание пуль при этом велико. Снижать темп в 3-4 раза не выход, это означает снижение скорости подвижных частей и чревато сильным снижением надежности. Кроме того при стрельбе по цели перемещающейся поперек линии стрельбы она может просто проскочить между пулями очереди из-за низкого темпа стрельбы.


2. Темп мал. 1 десятая секунды величина слишком большая и оружие успевает значительно отклониться от своего первоначального положения перед следующим выстрелом. Если повысить темп стрельбы то это позволит произвести короткую очередь раньше чем оружие успеет значительно отклониться от точки прицеливания. Повышение темпа стрельбы требует усложнения оружия, как минимум введение отсечки.

​Весь вопрос в том какой это должен быть темп стрельбы. Исследования автоматики по ОКР Абакан показали, что для выполнение требований 1,5-2 кратного увеличения эффективности стрельбы темп стрельбы должен быть:

1. Для сбалансированной автоматики 4000-6000 в/мин.


2. Для лафетной схемы ~2000 в/мин для двухпульной очереди и 3000 в/мин для трехпульной.


3. Для классической ударной автоматики даже сверхвысокий темп стрельбы 6000 в/мин и более не приведет требуемому улучшению кучности из-за высоких скоростей подвижных частей и сильных ударов в крайних положениях, что приведет к увеличению рассеивания и поломкам.

Вообще достичь темпа стрельбы даже 2000 в/мин при сохранении надежности оружия хоть и достижимая, но сложная задача. Темп же 4000-6000 в/мин приведет к таким высоким скоростям подвижных частей, что встает вопрос банальной живучести деталей, в т.ч. и пружин.
Глядя на необходимый темп становится ясно почему успеха добилась лафетная схема. У нее просто-напросто самый низкий необходимый темп стрельбы, что сразу облегчает обеспечение живучести деталей. Почему же лафетной схеме достаточно вдвое-трое более низкого темпа, в отличие от других схем автоматики? И тут стоит вернуться к началу разговора про отдачу, а конкретно к такому параметру как мощность отдачи. Особенность лафетной схемы в том, что отдачу стрелок воспринимает не напрямую как в обычной схеме или в сбалансированной автоматике, а через пружину амортизатора которая тормозит откатывающийся агрегат. В оружии с обычной или сбалансированной автоматикой время передачи импульса отдачи определяется временем выстрела, порядка нескольких тысячных долей секунды, в лафетной же схеме время определяется временем торможения отката t=1/30 секунды, что в 10-15 раз дольше и соответветственно сила и мощность отдачи в 10-15 раз меньше. Из-за этого скорость отклонения оружия значительно меньше и потому темпа 1800-2000 в/мин хватает для производства второго выстрела пока отклонение мало.
Во всей истории с конкурсом Абакан самой отстающей оказалась именно сбалансированная автоматика. Даже для классической ударной автоматики удалось обойти проблемы со сверхвысоким темпом стрельбы. Создание двуствольного автомата АО-63 позволило иметь темп двухпульной очереди в 6000 в/мин и в тоже время сохранить нормальную скорость подвижных частей автоматики. Причем АО-63 показал рекорды кучности из всех положений стрельбы.

Scepter 06-02-2004 22:48

Я читал на форуме об отдаче из разных калибров, пистолетов, итд. А из одного и того же пистолета, определенного калибра, что по вашему описывает отдачу правильнее, энергия или импульс?
Фактически на руку при выстреле действует сила отдачи, что ее заставляет двигаться - СИЛА. F=m*a - раз ускорение то скорость в первой степени. Если считать (как подавляющее кол-во источников, во всяком случае интернетных) что отдачу описывает энергия, Ek=mv2/2, то здесь в рассмотрении скорость в квадрате.
Так вот вопрос исходя из вышенаписанного следующий, по вашему мнению, на силу отдачу (из одного пистолета того же калибра) скорость пули влияет в первой степени или в квадрате?

Doggy 06-02-2004 22:57

Теоретически отдача при отталкивании двух тел считается через импульс...но отдача передается в пистолете в два этапа...первый напрямую..пока ствол сцеплен с затвором и второй через возвратную пружину когда затвор идет назад.

filin 06-02-2004 23:11

Насколько я знаю,у нас отдачу как явление никто толком не изучал.Знаю только,что патроны одной партии дают разное субъективное ощущение отдачи при стрельбе из разных однотипных пистолетов.Почему - гадайте сами.

Михаил HORNET 07-02-2004 12:30

импульс, естественно.

Пружины и т.п. - только растягивают момент силы, что, однако, объективно СИЛУ отдачи снижает, но импульс не изменяется.

БМД 07-02-2004 01:27

Ребята,просветите тёмного- а какая на хрен разница для пользователя?И потом,не согласен с Михаилом-упругость пружины приводит к поглощению кинетической энергии и снижению импульса.

Михаил HORNET 07-02-2004 07:49

пружина никак не может повлиять на импульс, формула которого известна и не может быть никак скорректирована, но она может растянуть время и уменьшить /перераспределить действующий на стрелка момент сил.

Гуманоид 07-02-2004 08:00

Снизить импульс нельзя, его можно лишь растянуть во времени. Что и делается пружиной. Или резиновыми затыльниками. На работу механики затрачивается энергия отдачи, но не её импульс. mv = Ft, отсюда видно, что с увеличением времени воздействия падает его сила. Если эе гасить энергию отдачи отбросом пороховых газов (безоткатки, дульные тормоза...) то это уже совсем другая песня.

Alex9x19 07-02-2004 09:03

импульс, естественно.
m пули * V пули + m газов * V газов = m оружия * V оружия.
Пружины и т.п. - только растягивают момент силы, что, однако, объективно СИЛУ отдачи снижает, но импульс не изменяется.

Все верно, отдача это импульс.
Сравните как отдает 308 вин и 12 кал пуля.
Энергия у них одинаковая а импульс у 12 кал в полтора раза больше.
Я на свой rem 870 поставил амортизатор от Hogue, там пружина растягивает импульс во времени и превращает его в толчек vs удар.

БМД 07-02-2004 11:10

quote: Originally posted by Михаил HORNET:
пружина никак не может повлиять на импульс, формула которого известна и не может быть никак скорректирована, но она может растянуть время и уменьшить /перераспределить действующий на стрелка момент сил.

Alex9x19 07-02-2004 11:53

Кинетическая энергия-мв2\2,м-константа,явление отдачи происходит в крайнем положении затвора,когда пружина сжата,и часть кинетической энергии затвора на это затрачена,соответственно упала скорость,соответсвенно импульс.Это для пистолета,по поводу револьвера или болта Ваша формула у меня сомнений не вызывает .
Понятно,что потом энергия вернёт накопленную энергию,но на отдачу это не подействует,так как движение идёт в противоположную сторону.

Явление отдачи начинается до того как затвор остановится.
На раму будет действовать сила возвратной пружины ~ 8 кг.
Посмотри замедленное видео, там это видно, ствол начинает подниматься до удара затвора об раму.

Scepter 07-02-2004 18:44

Я думал для таких экспериментов по перезаряженным патронам может и стоило бы Ransom Rest иметь, только стоит он прилично очень. У кого нибудь есть опыт его использования?

SONY 07-02-2004 19:15

Почему правильнее считать энергию:
Возьмям пистолет массой 1кг и 2кг (ну например два револьвера.357 Magnum), если патроны одинаковые, то импульс отдачи одинаковый (и всегда равен импульсу пули), но всем известно, что чем тяжелее оружие, тем меньше отдача, а импульс выходит от массы не зависит. Энергия отдачи оказывается обратно пропорциональной массе оружия, именно такую зависимость мы наблюдаем стреляя одинаковыми патронами из различных по массе пистолетов.
Разумеется растягивание во времени отдачи снижает её воздействие на стрелка, т.к. снижается мощность отдачи.

Заметим что считать нужно НЕ ЭНЕРГИЮ И СКОРОСТЬ ПУЛИ, А ЭНЕРГИЮ И СКОРОСТЬ ОРУЖИЯ! Чем легче пуля - тем меньше энергии переходит оружию (E пули)/(E оружия)=(m оружия)/(m пули), т.е. лёгкие пули дают меньшую отдачу несмотря на большую скорость.

Связь между энергией отдачи и импульсом пули (в случае, если используется не автоматическое оружие) имеет вид E=(P^2)/2M, где E - энергия отдачи, P - импульс пули, M - масса оружия. В случае автоматического оружия эта формула выполняется приближенно.
Если взять пулю в 2 раза легче и предположить, что её скорость станет в 1,5 раза выше, то энергия ПУЛИ увеличится на 12.5%, импульс ПУЛИ И ОРУЖИЯ снизится на 25%, а энергия ОРУЖИЯ снизится на 43.75%. Т.е. лёгкие пули обеспечивают меньшую энергию и меньший импульс отдачи.

Alex9x19 08-02-2004 12:01

quote: Originally posted by Scepter:
Для пользователя какая разница. Разница такая что естественно желаение достичь наименьшей отдачи при наибольшей точности, поскольку меня интересует сугубо спортивная сторона стрельбы (правда не ИПСЦ), то я хочу посмотреть комбинации массы пули/ее скорости - заряда порохового, занимаясь перезарядкой.
Фактически интересно было бы знать о сравнении отдачи после выстрела тяжелой пулей - 147 с дозвуковой скоростью, не знаю, 300 м/с или даже меньше и отдачей от выстрела с легкой пулей - 120, 115 например или даже 95 с намного более высокой скоростью. Интересна не только отдача, но и кучность (на 25 м), конечно в независимости от погрешности стрелка, из тисков например.
Конечно отдача будет выше от выстрела скоростной пулей, но вопрос насколько? Если брать в расчет импульс то скорость выступает в первой степени и это приемлемо, если же энергия то она там в квадрате и тогда отдача при стрельбе со скоростью за 400 м/с легкими пулями будет весьма ощутимой. Кроме практических опытов интересно было бы знать и теоретическую сторону дела.
Я думал для таких экспериментов по перезаряженным патронам может и стоило бы Ransom Rest иметь, только стоит он прилично очень. У кого нибудь есть опыт его использования?

при равных импульсах отдача будет одинакова.
Именно по импульсу пули (Power Factor) делят Minor и Major в IPSC для уравнивания участников по отдаче. Тем не менее подавляющее большинство использует легкие 115 гр пули, остальные 124. Речь идет о пулях диаметром 9 мм различных калибров.
147 гр не использует никто. Как и 90. Наиболее точные пули для всех моих стволов это 115 JHP. Наименее точные 90 гр.

олд 08-02-2004 12:57

Энергия - в начале.Из нее можно,для простоты,взять производное - импульс.ЭНЕРГИЯ ИЗНАЧАЛЬНА.Из нее идет работа.

Гуманоид 09-02-2004 06:19

Хочу заметить, что импульс оружия после выстрела БОЛЬШЕ, чем импульс пули. Ибо складывается из закона сохранения супротив ещё и импульса пороховых газов, а также, коли он есть, и пыжа. Резонно, на самом деле, было бы задать вопрос - почему поражается противник, получающий уже погашенный сопротивлением воздуха импульс только пули, а не стрелок, огребающий весь импульс выстрела сполна? Площадь соприкосновения? Никто не хочет поставить на себе эксперимент? Положите на плечо себе бронепластину с площадью, равной площади затыльника приклада. И попросите в туды пальнуть. Не думаю, что у кого-то хватит ума такое учудить. Так что поражающим фактором пули является именно энергия. Другой вопрос - что мы больше чувствуем при отдаче - энергию оружия или его импульс? Ответ прост - если нас отшвыривает назад - это работает импульс. Если ставит синяк - это уже энергия. Величины эти неразрывно связаны, но вот действие у них различно. Дело в том, что импульс никуда не девается, в отличии от энергии. Если кинетическая энергия может перейти в потенциальную энергию пружины, в тепловую посредством упругих и неупругих девормаций, то переданный плечу прикладом импульс потребуется целиком погасить своими ногами, упираясь ими в мать сыру землю. Энергия же оружия как раз и займётся деформацией вашего плеча. (ну или ладони - для короткоствола)

------------------
Вы имеете право хранить молчание.

Crown 09-02-2004 16:27

quote: Originally posted by БМД:
Ребята,просветите тёмного- а какая на хрен разница для пользователя?И потом,не согласен с Михаилом-упругость пружины приводит к поглощению кинетической энергии и снижению импульса.

Не-а.
Закон сохранения не обманешь.

В этой статье я сознательно отказываюсь от всякого матана, заумных терминов и прочих высокопарных слов. Именно поэтому в тексте присутствуют различные неточности и формальные ошибки. Зато здесь не будет векторов, производных, интегралов и прочей скучной науки.

По идее в школе мы учили законы Ньютона и, заодно, выводы из них. Помните действие равно противодействию? m1a1=m2a2 (минусы опущены), где m - масса, a ˜- ускорение. Отсюда следует закон сохранения импульса (количества движения). Напомним, что такое импульс: векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела.

В классической механике импульс тела равен произведению массы m этого тела на его скорость v, направление импульса совпадает с направлением вектора скорости. p=mv. А закон выглядит так: В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. Это одна из трактовок.

А теперь мы вспомним о законах реактивного движения. Они прямо следуют закону сохранения импульса: MракетыVракеты=MгазVгаз, где Mракеты, Vракеты - масса и скорость ракеты, а Mгаз, Vгаз - масса и скорость исходящих из ракеты газов. Так мы получаем импульс, считаем силу взаимодействия, ускорение ракеты. Почему-то не появляются «великие специалисты», которые с апломбом заявляют, что скорость ракеты следует считать не через импульс «MгазVгаз» реактивных газов или силу отталкивания, а через их энергию (MгазVгаз²/2). Ну не встречал я таких «спецов».

Зато находится немерено «спецов», которые судят о отдаче огнестрельного оружия по дульной энергии пули. У них нередко выходит, что ВНЕЗАПНО энергия отдачи оружия равна дульной энергии пули. Почему оружие не убивает при этом стрелка - непонятно.

Рассмотрим сферический вакуумный пример. Итак в вакууме в условиях невесомости находится неподвижный (да-да в принятой инерционной системе координат, бла, бла, бла - больше матана не будет) «сферический пистолет» ТТ с массой 0,91кг. И вот он выстреливает «сферическую пулю» массой 0,0055кг (5,5г) со скоростью 480м/с. Для простоты, предложим, что это упругое взаимодействие. Всяческими вращениями пули и прочим пока пренебрегаем.

Итак «сферический ТТ» отбросил от себя сферическую пулю. По закону сохранения импульса MпистVпист=MпулиVпули. Откуда: Vпист= MпулиVпули/Mпист=0,055*480/,091=2,9м/с. То есть после разлета «сферический ТТ» будет двигаться со скоростью всего 2,9м/с.

Возьмем и посчитаем их энергии после разлета:

Eпули=0,0055*480²/2=633,6Дж.

Eпист=0,91*2,9²/2=3,82Дж.

Обожемой! Какжетак!! У пистолета энергия в 165 раз меньше!!! Может поэтому при выстреле стрелка не убивает отлетающим пистолетом?

Но позвольте, скажете вы, а как же закон сохранения энергии? А откуда она берется, эта энергия? Не превращение ли это тепловой энергии сгорающих пороховых газов в механическую энергию пули? А ведь по сути огнестрел есть инерционный двигатель внутреннего сгорания. Только двигает он по большей части пулю. И КПД у него, обычно, сильно так себе.

Перейдем к сути. Любой, абсолютно любой источник, описывающий отдачу формульно оперирует не энергией пули, а её импульсом! Для того, чтобы в этом убедиться достаточно не много: загоните в поисковик запросы «отдача оружия», «импульс отдачи оружия», «сила отдачи оружия», «энергия отдачи оружия». Везде, где есть формулы (в том числе описательные) оперируют не дульной энергией пули, а её импульсом. Попробуйте опровергнуть. Формульно.

Всё бы ничего, да только кроме пули оружие отталкивают и исходящие из ствола высокотемпературные пороховые газы. Прям таки реактивная сила, право слово.

Поэтому полный импульс отлетающего назад оружия считается в виде:

MоружияVоружия=MпулиVпули+MгазовVгазов.

Естественно импульс отдачи будет больше импульса пули. Но крайне трудно оценить влияние пороховых газов. Скорость у них весьма высока (до 2000м/с), но массы мало да и процесс вылета из ствола сложно учесть. Существует ряд эмпирических формул, для подсчета импульса отдачи патрона. Да-да именно импульса отдачи патрона. Он состоит из импульса отдачи пули и импульса отдачи пороховых газов. Я применяю распространенную в советской школе формулу ЕМНИП Благонравова:

Io=mc*(1+(mp/mc)*(1275/V))*V, где:

M - масса оружия

mc - масса пули

mp - масса пороха

V - скорость пули

Эмпирический к-т 1275 немного гуляет в зависимости от скорости пули, но не суть. Читайте: Бабак Ф.К. "Основы стрелкового оружия"(ст. 43) или Кириллов В.М., Сабельников В.М. Патроны стрелкового оружия.

Теоретическая энергия отдачи, получается путем нахождения скорости отдачи (деление импульса отдачи патрона на массу оружия) и дальнейшего банального MоружVоруж²/2. И получаем от нескольких Дж, до нескольких десятков Дж. Например, в пресловутом ТТ навеска пороха 0,00052кг (0,52г), откуда импульс отдачи патрона 3,3кг*м/с, а энергия отдачи пистолета 5,98Дж. Теоретически. В жизни всё иначе.

Оружие удерживается стрелком, а значит у оружия добавляется дополнительная масса. Движение оружия от отдачи гасится телом стрелка. Отдача может «размазываться» движением механики оружия. Могут использоваться ДТ или ДТК, в которых реактивным действием газов тормозится оружие. Максимальная сила отдачи зависит от давления страгивания пули и т. д.

Для сравнения посчитаем характеристики парочки патронов (по одному из вариантов):

9х19Пара: 8г, 360м/с, 0,4 г пороха: 518Дж, 3,39кг*м/с.

5,7х28: 2г, 716м/с, 0,5г пороха: 513Дж, 2,07кг*м/с.

Дульная энергия пули почти одинакова, а импульс разный.

Кстати, в качестве самостоятельной работы предлагаю подумать, почему патроны 5,56х45 и 5,45х39 называют не малоэнергетические, а малоимпульсные. Почему умные дяди, занимающиеся разработкой оружия используют, такую терминологию?

Нас интересуют прежде всего выводы:

Дульная энергия пули не является критерием отдачи оружия.

При равной дульной энергии пули патрон с более тяжёлой и более медленной пулей всегда даст большую отдачу.

Импульс отдачи патрона удобно применять лишь для оценки отдачи оружия и сравнения патронов, а не для вычисления её, отдачи, точного значения.