Явище пострілу. Постріл та його періоди

Балістика – це наука про рух снаряда (кулі, гранати, ракети) при стрільбі.

Балістика поділяється на внутрішню та зовнішню.

Внутрішня балістика – це наука, яка вивчає закони руху снаряда (кулі) у каналі ствола зброї, а також процеси, які супроводжують цей рух.

Пострілом називається викидання кулі (гранати) з каналу ствола зброї енергією газів, які створюються при згоранні порохового заряду.

При пострілі з стрілецької зброї відбуваються наступні явища. Від удару бійка по капсулю бойового патрона, досланого у патронник, вибухає ударна речовина капсуля і утворюється полум’я, яке через отвори у дні гільзи проникає до порохового заряду і запалює його. При згоранні порохового заряду утворюється велика кількість сильно нагрітих газів, які створюють у каналі ствола високий тиск на дно кулі, дно і стінки гільзи, а також на стінки ствола і затвора. В результаті тиску газів на дно кулі вона зрушується з місця і врізується у нарізи; обертаючись по ним, пересувається по каналу ствола із все більше зростаючою швидкістю і викидається зовні по напряму осі каналу ствола. Тиск газів на дно гільзи викликає рух зброї (ствола) назад. Від тиску газів на стінки гільзи і ствола відбувається їх розтягування (пружна деформація), і гільза, щільно притискуючись до патронника, перешкоджає прориву газів у сторону затвора. Одночасно при пострілі виникає коливальний рух (вібрація) ствола і відбувається його нагрівання. Розжарені гази і частини пороху, які не згоріли, після вильоту із каналу ствола слідом за кулею, при зустрічі з повітрям утворюють полум’я і створюють ударну хвилю; ця ударна хвиля і є джерелом звуку при пострілі.

При пострілі із автоматичної зброї, будова якого заснована на принципі використання енергії порохових газів, які відводяться через отвір у стінці ствола (наприклад, автомат і кулемет Калашникова, снайперська гвинтівка Драгунова, станковий кулемет Горюнова), частина порохових газів, крім того, після проходження кулею газовідвідного отвору проходить через нього в газову камеру, вдаряє у поршень і відкидає поршень з затворною рамою назад.

При пострілі із автоматичної зброї, будова якого заснована на принципі використання енергії віддачі (наприклад, пістолет Макарова, автоматичний пістолет Стечкина), тиск газів через дно гільзи передається на затвор і викликає рух затвора з гільзою назад.

Постріл відбувається у дуже короткий проміжок часу (0,001 – 0,06 с). При пострілі розрізняють чотири послідовних періоди:

1 – попередній;

2 – перший (основний);

3 – другий;

4 – третій (період післядії газів).

Попередній період триває від початку горіння порохового заряду до повного врізання оболонки кулі у нарізи ствола. На протязі цього періоду у каналі ствола створюється тиск газів, необхідний для того, щоб зрушити кулю з місця і подолати опір ії оболонки врізанню у нарізи ствола. Цей тиск називається тиском форсування; він досягає 250-500 кг/см². Приймають, що горіння порохового заряду в цей період відбувається у постійному об’ємі, оболонка врізається у нарізи миттєво, а рух кулі починається відразу ж при досягненні у каналі ствола тиску форсування.

Перший (основний) період триває від початку руху кулі до моменту повного згорання порохового заряду. У цей період горіння порохового заряду відбувається у об’ємі, який швидко змінюється. На початку періоду, коли швидкість руху кулі по каналу ствола ще не велика, кількість газів зростає швидше, ніж об’єм закульного простору, тиск газів швидко підвищується і досягає найбільшої величини (наприклад у стрілецької зброї під патрон зр. 1943р. – 2800кг/см², а під гвинтів очний патрон – 2900кг/см²). Цей тиск називається максимальним тиском. Він створюється у стрілецької зброї при проходженні кулею 4-6 см шляху. Потім внаслідок швидкого збільшення швидкості руху кулі об’єм закульного простору збільшується швидше притоку нових газів, тиск починає падати, наприкінці періоду він дорівнює приблизно 2/3 максимального тиску. Швидкість руху кулі постійно збільшується і до кінця періоду досягає приблизно ¾ початкової швидкості. Пороховий заряд повністю згорає незадовго до того, як куля вилетить із каналу ствола.

Другий період триває від моменту повного згорання порохового заряду до моменту вильоту кулі із каналу ствола. З початком цього періоду притік порохових газів припиняється, проте сильно стиснуті і нагріті гази розширюються і, надаючи тиск на кулю, збільшують швидкість ії руху. Спад тиску у другому періоді відбувається доволі швидко і у дульного зрізу – дульний тиск – складає 300-900кг/см². Швидкість кулі у момент вильоту ії з каналу ствола (дульна швидкість) трохи менше початкової швидкості.

У деяких видів стрілецької зброї, особливо короткоствольної (наприклад, пістолет Макарова), другий період відсутній, тому що повного згорання порохового заряду до моменту вильоту кулі із каналу ствола фактично не відбувається.

Третій період (період післядії газів) продовжується від моменту вильоту кулі із каналу ствола до моменту припинення дії порохових газів на кулю. Продовж цього періоду порохові гази, які витікають із каналу ствола з швидкістю 1200-2000м/с, продовжують діяти на кулю і надають їй додаткову швидкість. Найбільшої (максимальної) швидкості куля досягає у кінці третього періоду на відстані декількох десятків сантиметрів від дульного зрізу ствола. Цей період закінчується у той момент, коли тиск порохових газів на дно кулі буде урівноважено опором повітря.

Зовнішня балістика – це наука, яка вивчає закони руху снаряда (кулі) після припинення дії на неї порохових газів.

Під дією порохових газів куля вилітає із каналу ствола і далі рухається по інерції.

2. Початкова швидкість кулі.

Початковою швидкістю кули – називається швидкість руху кулі у дульного зрізу ствола.

За початкову швидкість приймається умовна швидкість, яка дещо більше дульної та менш максимальної. Вона визначається дослідним шляхом з наступними розрахунками. Величина початкової швидкості вказується в таблицях стрільби та в бойових характеристиках зброї.

Після проходження дульного зрізу канала ствола куля (снаряд) має дульну швидкість V_g, а наприкінці періоду післядії газів – максимальну швидкість - V_max. У таблицях стрільб і тактико-технічних характеристиках надається початкова швидкість кулі (снаряда) даного зразка зброї. Початкова швидкість V_o – це умовна швидкість, яку отримують шляхом розрахунку. Шляхом дослідів на певній відстані від дульного зрізу канала ствола визначається швидкість V, а потім ця швидкість шляхом розрахунку приводиться до дульного зрізу без урахування післядії порохових газів. Через те, що початкова швидкість V_o відрізняється від дульної швидкості V_g, і максимальної швидкості V_m всього на 1-2 % інколи вважають, що початкова швидкість кулі – це швидкість кулі у дульного зрізу канала ствола.

Початкова швидкість кулі є одною з найбільш важливих характеристик бойових властивостей зброї. При збільшенні початкової швидкості збільшується дальність польоту кулі (снаряда), дальність прямого пострілу, убивча і пробивна дія кулі, а також зменшується вплив зовнішніх умов на її політ.

Величина початкової швидкості залежить від

- довжини ствола;

- маси кулі (снаряда);

- маси, температури і вологості порохового заряду;

- форми і розміру зерен пороха;

- щільності заряджання.

Чим довший ствол, тим більше часу діють на кулю порохові гази і тим більше початкова швидкість. Так, наприклад довжина ствола автомата АК74 ‑ 415 мм. Початкова швидкість кулі – 900 м/сек., довжина ствола автомата АКС74У – 200 мм, а початкова швидкість кулі – 735 м/сек.; довжина ствола пістолета-кулемета ППЩ – 270 мм., початкова швидкість кулі – 500 м/сек. Довжина ствола пістолета ТТ – 116 мм, а початкова швидкість кулі – 420 м/сек.; довжина ствола пістолета ПМ – 93 мм, початкова швидкість кулі – 315 м/сек., довжина ствола пістолета АПС – 140 мм, а початкова швидкість кулі – 340 м/сек.

При постійній довжині ствола і постійній масі порохового заряду початкова швидкість тим більше, чим менше маса кулі. Так, наприклад, у старих гвинтівочних патронах використовувались важкі і легкі кулі. При однаковій масі порохового заряду початкова швидкість важкої кулі була 800м/сек., а легкої – 870 м/сек.

Відхилення маси порохового заряду приводить до відхилення кількості порохових газів і, як висновок, до відхилення величини максимального тиску у каналі ствола і початкової швидкості кулі. Чим більше маса порохового заряду, тим більше максимальний тиск і початкова швидкість кулі. Небезпека заключається у тому, що максимальний тиск зростає набагато швидше, ніж початкова швидкість кулі.

Довжина ствола і маса порохового заряду обираються при конструюванні зброї.

З підвищенням температури порохового зряду збільшується швидкість горіння пороху, а тому збільшуються максимальний тиск і початкова швидкість кулі зменшується. Збільшення (зменшення) початкової швидкості збільшує (зменшує) дальність польоту кулі. У зв’язку з чим необхідно враховувати поправки дальності на температуру повітря і заряду (температура заряду близька до температури повітря).

З підвищенням вологості порохового заряду зменшується швидкість його горіння і початкова швидкість кулі.

Форма і розміри пороху значно впливають на швидкість горіння порохового заряду, а значить і на початкову швидкість кулі. Основною вимогою до форми пороху є те, щоб площа поверхні порохового зерна на початку і наприкінці горіння відрізнялись якомога менше. Розміри зерна мають бути такими, щоб до моменту вильоту кулі із канала ствола порох згорів повністю. Для стрілецької зброї форма зерна пороха може бути у вигляді кулі, куба, пластинки, циліндра.

Щільністю заряджання називається відношення маси заряда до об’єму гільзи при установленій кулі (об’єм за кульного простору гільзи). При глибокій посадці кулі (снаряда) щільність заряджання значно збільшується, а це призводить до значного підвищення тиску газів при пострілі і навіть із урахуванням коефіцієнта запасу міцності ствола до 20% можливе роздуття, або розрив ствола. От чому забороняється використовувати деформовані патрони, бо це може призвести не тільки до роздуття, або розриву ствола, а й до затримки при стрільбі при недосиланні патрона.

При зменшенні щільності заряджання початкова швидкість кулі зменшується.