При горении заряда пороховые газы в стволе оружия развивают, как было сказано, очень высокое давление. Даже наименьшее давление в дульной части ствола в момент вылета пули равно нескольким сотням атмосфер4.
Естественно, для того чтобы ствол мог выдержать такое напряжение, при изготовлении оружия большое внимание уделяется прочности ствола. Прочность ствола зависит от толщины его стенок и качества металла.
В соответствии с характером кривой давления газов ствол огнестрельного оружия в казенной части делается толще, а в дульной — тоньше.
Учитывая практическую эксплуатацию оружия, толщина стенок ствола рассчитывается с таким запасом прочности, чтобы она могла выдержать давление газов значительно больше нормального. Поэтому прочность ствола всегда превышает нормальное давление пороховых газов (которое образуется при стрельбе обычными патронами) на несколько сот и даже тысяч атмосфер. Так, для винтовки образца 1891/30 гг., в канале ствола которой максимальное давление достигает 2850—3200 атм, дополнительный запас прочности составляет 2650—2300 атм (одна техническая атмосфера равна давлению 1 кг на 1 см2 площади). Это значит, что ствол винтовки в отдельных случаях может выдержать громадное давление—до 5500 атм.
При выстреле стенки ствола, сопротивляясь давлению газов, расширяются. Прочность ствола рассчитывается так, чтобы металл подвергался только упругим деформациям расширения: при давлении газов расширялся, а после прекращения давления принимал свои первоначальные размеры. Если же давление в стволе превысит величину, на которую рассчитана прочность ствола (в данном случае 5500 атм), то наступит остаточная деформация и ствол будет раздут (рис. 98) или даже разорван.
В стрелковой практике случаи разрыва винтовочных стволов крайне редки; особенно мала вероятность разрыва толстых, массивных стволов произвольных винтовок. Однако раздутие стволов — явление довольно частое. Особенно много оружия (малокалиберных винтовок) с раздутыми стволами в тирах, где проводится начальное обучение стрелков. Раздутие ствола в подавляющем большинстве — следствие небрежного отношения и безграмотной эксплуатации оружия со стороны стрелка.
Как правило, причина образования раздутий — посторонние тела, находящиеся при выстреле в канале ствола на пути движения пули: оставшаяся после чистки тряпка, пакля, кусочки дульца гильзы, собравшаяся в каплю густая смазка, пробка из грязи или снега. Постороннее тело является препятствием, своего рода тормозом, который приводит к некоторому замедлению движения пули; упругие пороховые газы, идущие вслед за пулей, наталкиваясь на ее дно, отталкиваются и создают обратную волну. В то же время основная масса продолжает двигаться в направлении дульной части. Столкновение двух волн газов создает такое сильное радиальное давление, которое превышает запас прочности ствола (см. рис. 98). Это резкое возрастание давления и вызывает раздутие, а подчас — разрыв ствола. Раздутие ствола легко обнаруживается при внимательном осмотре его канала; оно имеет вид теневого кольца. Иногда раздутие можно обнаружить на ощупь, когда оно выступает наружу в виде кольцевой выпуклости на стволе.
Во избежание раздутия необходимо тщательно протирать канал ствола оружия и приучить себя внимательно просматривать его перед стрельбой.
Небольшие раздутия ствола в середине его или в казенной части не очень влияют на кучность боя. Однако выступать на соревнованиях с винтовкой, имеющей раздутие, рискованно, так как возможны срывы пуль с нарезов. Винтовка, имеющая раздутие ствола в дульной части, становится совершенно непригодной для точной спортивной стрельбы. В процессе эксплуатации ствол оружия подвергается значительному износу. Этому способствует целый ряд причин механического, термического и химического характера.
Прежде всего пуля при прохождении по каналу ствола, вследствие больших сил трения, закругляет грани полей нарезов (см. рис) и производит истирание внутренних стенок канала ствола. Кроме того, движущиеся с большой скоростью частицы пороховых газов с силой ударяют в. стенки канала ствола, вызывая на их поверхности так называемый наклеп.
Это явление заключается в том, что поверхность канала ствола покрывается тонкой коркой с постепенно развивающейся в ней хрупкостью. Происходящая при выстреле упругая деформация расширения ствола ведет к появлению на внутренней поверхности металла мелких трещин. Образованию таких трещин способствует и высокая температура пороховых газов, которые, несмотря на очень короткое время действия, вызывают частичное оплавление поверхности канала ствола. В нагретом слое металла возникают большие местные напряжения, которые, в конечном счете, и ведут к появлению и увеличению этих мелких трещин. Повышенная хрупкость поверхностного слоя металла и наличие, вместе с тем, трещин на нем приводят к тому, что пуля при прохождении по каналу ствола производит сколы металла в местах трещин:
Износу ствола в значительной мере способствует и нагар, остающийся в канале ствола после выстрела. Он представляет собой остатки сгорания ударного состава и пороха, а также металла, соскобленного с пули или выплавленного из нее, оторванных газами кусочков дульца гильзы и т.д.
Имеющиеся в нагаре соли обладают свойством вбирать в себя из воздуха влагу, растворяться в ней и образовывать растворы, которые, вступая в реакцию с металлом, приводят к его коррозии (оржавлению), появлению в канале ствола сначала сыпи, а затем и раковин. Все эти факторы ведут к изменению поверхности канала ствола (что влечет за собой увеличение его калибра, особенно у дульного входа) и, естественно, к снижению в целом его прочности.
Увеличение калибра приводит также к уменьшению начальной скорости пули, а отсюда — к резкому ухудшению боя оружия, т.е. к потере им своих баллистических качеств.
Однако ухудшение кучности боя нарезного оружия наступает не только из-за разрушения поверхности канала ствола и его износа; практикой давно установлено, что в процессе эксплуатации прекрасные по своим качествам стволы начинают либо резко, либо постепенно ухудшать кучность боя. Причиной этому в первую очередь служат томпакизация стволов при стрельбе оболочечными пулями и свинцевание стволов при стрельбе малокалиберными патронами, т.е. отложение на полях и в углах нарезов металла, который к тому же, как правило, наслаивается неравномерно, создавая бугры и впадины. А так как металлические отложения в каждом стволе происходят по-разному, то и каждый экземпляр винтовки по-разному начинает менять свой бой. Особенно резко изменяют бой от свинцевания малокалиберные винтовки. Поэтому каждому стрелку следует изучить характер и особенности боя своей винтовки и установить, при каком режиме она обладает наилучшим боем, в зависимости от чего периодически и очищать ствол от свинца. Так, встречаются стволы, отличающиеся наилучшим боем при первых 120—150 выстрелах, т.е. сразу же после удаления из ствола свинца; попадаются и такие винтовки, которые требуют «прожига» ствола после удаления свинца, т.е. предварительного производства 40—50 выстрелов, после чего восстанавливается наилучший бой на протяжении 200—500 выстрелов и т.д.
Пригодность ствола для дальнейшей стрельбы определяется его «живучестью» — способностью выдержать определенное количество выстрелов, после которых он теряет свои баллистические качества.
«Живучесть» ствола винтовки образца 1891/30 гг. составляет 10—12 тысяч выстрелов. Однако из практики лучших стрелков— рекордсменов страны известно, что стволы начинают терять свои баллистические качества после 3500—5000 выстрелов. Конечно, их бой после такого количества выстрелов остается еще отличным, но не настолько, чтобы можно было добиваться в стрельбе особо высоких, рекордных, результатов.
Увеличение «живучести» ствола достигается правильным уходом за ним и бережным отношением — своевременной и правильной чисткой.
Разрывы ружей
Автор: Виктор Вальнев
До тех пор, пока люди стреляют, будут происходить и разрывы ружей. Анализ жалоб от охотников, а также изучение общедоступной и специализированной литературы, позволил выявить основные причины разрывов стволов и коробок охотничьего оружия:
— применение патрона дающего слишком большое давление;
— наличие в канале ствола инородного тела;
— дефекты металла – трещины, заковы окалины и т.д;
— производственный дефект, присущий конкретному образцу;
— конструктивный дефект, присущий всем ружьям одной модели;
— нештатная ситуация или ошибки при эксплуатации оружия: неправильная сборка ружья; ошибка при заряжании ружья;
— неправильная работа механизмов из-за поломки детали.
Теперь подробно о каждой причине.
Неправильно снаряженный патрон
Такой патрон - как домашнего, так и заводского производства - может содержать значительно увеличенные навески обычного пороха и дроби; попавшую в заряд пороховую пыль, скопившуюся на дне банки или в дозаторе; старый, разложившийся или «острогорящий» неохотничий порох; смесь бездымного и дымного порохов; наконец, сильно сжатый при закрутке патрона порох. Увеличение навески дроби повышает давление даже без добавления пороха.
Резко повышается давление в патроннике дробового ствола при использовании более длинного патрона (например, патрон 12х76 в патроннике 12х70 или патрон 12х70 в патроннике 12х65). Патрон с более длинной гильзой, завальцованной «звёздочкой», позволяет ружью с более коротким патронником свободно закрыться и произвести выстрел, при этом появление раздутия очень вероятно, хотя и не обязательно.
Большое давление в патроннике приводит к разрыву и патронника и, возможно, коробки, шарнира, приклада и цевья
...Явными признаками избыточного давления в патроннике могут служить перештампованный капсюль и отчётливые следы латуни на щитке затворной коробки, общее уменьшение зазоров между коробкой и опорными поверхностями приклада, многочисленные трещины. Желательно произвести сравнение стреляных гильз с аналогичными нормальными гильзами, а также с гильзами, взятыми после испытательной стрельбы в тире усиленными патронами с известным давлением.
При постоянной стрельбе патронами с повышенным давлением у ружей с переломными стволами появляется шат стволов. У вертикалок обычно происходит подмятие опорных поверхностей крюков и коробок, изгиб осевого болта. У горизонталок, кроме того, изгиб крюков стволов (главным образом заднего) и даже коробки в месте перехода от подушек к щитку. Приходилось видеть коробку ружья ИЖ-54 с выломанной передней частью, на которую происходит опора оси шарнира.
Препятствие в канале ствола
Местное раздутие ствола вызывает инородное тело (грязь, остатки ветоши, снег и т.п.). Наиболее часто встречающиеся дефекты – разрывы и раздутия за пределами зоны повышенного давления (далее переходного конуса патронника) практически всегда вызваны именно этой причиной.
Чем дальше от патронника, тем меньше давление в канале и больше запас прочности стенки ствола.
При разрыве из-за препятствия в канале ствола может быть разрушено цевьё. Коробка обычно деформируется тем меньше, чем дальше от казённого среза произошёл разрыв. При попадании препятствия большой массы сразу перед патроном разрыв по виду соответствует п. 1.
При встрече снаряда дроби с препятствием происходит его торможение, вследствие чего тормозятся и движущиеся с огромной скоростью пороховые газы. На сегодня существуют две основные теории возникновения резкого скачка давления, разрушающего стенку ствола далеко за пределами зоны высокого давления. Первая, выдвинутая британским майором Джеральдом Буррардом, утверждает, что скачок давления вызывается резким торможением движущихся за снарядом пороховых газов (это в принципе соответствует классической теории гидроудара).
Согласно второй теории, выдвинутой немцем Вальтером Лампелем, скачок давления возникает от сжатия воздуха между снарядом и препятствием.
В любом случае, чем больше масса препятствия и скорость снаряда в месте встречи, тем больше местный скачок давления и сильнее разрушение стенки ствола. Такому разрыву всегда сопутствует кольцеобразное раздутие ствола (или несколько – одно за другим). При определении причины разрыва или раздутия главный вопрос: каким по счету был выстрел, при котором произошло разрушение. Причиной возникновения дефекта при первом выстреле обычно служит препятствие, попавшее в ствол с дула, при последующих выстрелах дефект возникает вследствие попадания препятствия из стреляной гильзы – кусков донного пыжа, самой гильзы, пороховой прокладки, пыжей и дроби (в нарезном оружии – застрявшей пули). Обычно это происходит при слабом выстреле или отсутствии пороха в патроне, поскольку силы капсюля обычно хватает для того, чтобы пыжи и дробь вошли в ствол.
Наиболее опасна такая ситуация для самозарядных и помповых ружей – большая скорострельность не даёт стрелку времени как следует осознать неправильность выстрела. При перезарядке переломного ружья наличие подобных препятствий в стволе заметить намного легче. Именно это является причиной (второй после стремления охладить ружьё) возникновения у стендовых стрелков полезной привычки продувать стволы после каждого выстрела.
Вполне возможен случай, когда после нескольких выстрелов из одного ствола в другом стволе происходит нарушение заделки дульца патрона и выпадание в канал нескольких дробин или даже всего снаряда дроби, что также приведёт к резкому скачку давления при выстреле. Есть основания полагать, что у пули «Тандем» с шаровыми поражающими элементами после нескольких выстрелов из одного ствола возможно выпадание переднего шарика в другом стволе двустволок, что после выстрела также приведёт к раздутию.
Очень часто встречаются так называемые «горохообразные раздутия» стволов, которые обычно выглядят как цепочка логовин на одной из стенок ствола. Основная причина - дробинки, выпавшие в канал ствола через заделку дульца у патрона после выстрела из соседнего ствола под действием сил инерции. Для предотвращения этого некоторые (к сожалению, очень немногие) фирмы после заделки дульца патрона «звёздочкой» производят запайку центра лепестков.
Если выстрела из второго ствола не было, при извлечении патрона такие же выпавшие дробинки могут попасть в коробку ружья и привести к заклиниванию механизма. Часто при открытии затвора после стрельбы, из гильзы или ствола в коробку попадают и частицы несгоревшего пороха. При стрельбе из дробового полуавтомата порой можно видеть, как после одного из выстрелов в коробке вспыхивает накопившийся порох.
«Горохообразные раздутия» очень подробно исследовал бывший главный конструктор Ижмехзавода Николай Леонтьевич Изметинский. Он провёл серию опытов, описав результаты в статьях. Результатом этой работы стало введение в паспорта на ижевские двуствольные ружья указания о том, что после выстрела только из одного ствола следует перекладывать в него патрон из другого ствола.
... Например, будет обнаружено, что при стрельбе из-за неправильно изготовленного патронника происходит поперечный разрыв гильзы (бумажная гильза дробового патрона может рваться вдоль и поперёк и из-за пересушивания). В этом случае обрывок трубки гильзы может остаться в канале ствола и стать причиной раздутия.
Причины разрыва или раздутия дульной части ствола с дульными насадками следует рассматривать отдельно для каждой конструкции, но в любом случае надо проверить возможность выступания насадки в канал ствола вследствие несоблюдения размеров.
Практика показывает, что раздутие возникает после 10-20 выстрелов, причём больше вероятность раздутия при стрельбе патронами с полиэтиленовыми контейнерами. Причиной, вызывающей раздутие, является и зазор в стыке торца насадки и канала из-за недоввинчивания первого. При очень тонкой заходной стенке насадки слишком сильное затягивание его резьбы ключом может привести к деформации ствола, что также приведёт к разрыву ствола или как минимум, поломке стенки насадка.
Дефекты металла
Дефекты металла – это трещины, заковы окалины и т.д. По некоторым данным, раньше разрывы из-за некачественной сварки трубок дамасковых стволов при испытаниях стрельбой доходили до 30%. Обычно такие дефекты довольно легко определяются осмотром зоны разрыва. Для сильно изношенных ружей со стальными стволами и ружей, бывших в длительной эксплуатации, кроме того следует учитывать наличие глубоких раковин от ржавчины, особенно в одном месте или расположенных «цепочкой», а также истончения стенки от коррозии в межствольном пространстве под припаянными межствольными планками. Возможно ослабление металла из-за местного перегрева при пайке и т.д.
Дефект, присущий конкретному образцу
Чаще всего это местное утонение стенки ствола, что обычно довольно легко определяется визуально после разрыва, который происходит при испытании ружья на заводе усиленными выстрелами. Намного сложнее определить камневидный излом, пережог стали и усталостные нагрузки. В последнем случае место излома должно иметь следы наклёпа.
В любом случае, какой бы тонкой не была стенка в месте разрыва ствола ружья при эксплуатации, давление газов применяемого патрона должно быть не выше давления испытательного патрона. Поэтому главная и наиболее частая причина разрывов стволов в зоне патронника у потребителя – это применение некачественных патронов (см. п. 1).
Кроме того, причиной разрыва может стать слишком тонкая стенка ствола, которая возникает при удлинении патронника, когда недобросовестные оружейники переделывают ружьё под более длинный патрон.
Конструктивный дефект, присущий всем ружьям данной модели
Заводские дефекты третьего и четвёртого типов должны выявляться при обязательном отстреле усиленными выстрелами каждого образца. Такое испытание очень эффективно обнаруживает дефекты металла и обработки, о чём говорит то, что единичные случаи разрывов при испытаниях усиленными выстрелами на заводе имеют место.
Дефекты пятого типа, кроме того, должны выявляться при периодических государственных испытаниях. Раз в год российские заводы должны проводить отстрел в объёме гарантированной живучести одного ружья каждой модели. Для ИЖ-27М согласно ГОСТу и техническим условиям это 15 тысяч выстрелов для ружей под патрон 12х70 или 2 тысячи выстрелов для моделей «магнум» (12х76). Такого типа обязательные государственные испытания международными стандартами ПМК не предусматриваются.
