Робота гільзи при пострілі - студопедія
Перед пострілом між стінками гільзи і стінками патронника, а також між дном гільзи (капелюшком) і дном чашечки (дзеркалом) затвора зазвичай є зазори, необхідні для забезпечення подачі патрона в патронник і надійного замикання затвора. Різниця в діаметрі патрона і патронник називається діаметральним зазором. У систем, що працюють на трьохлінійних патронах, нормальний діаметральний робочий зазор теж дорівнює 0,1 мм.
При пострілі, в період наростання тиску порохових газів, гільза роздувається, збільшується в діаметрі, вибирає початковий діаметральний зазор і її стінки впритул притискаються до стінок патронника. Повний притиснення стінок гільзи з поверхнею патронника відбувається спочатку в найбільш тонких місцях стінок гільзи, а саме - у ската, і поширюється по корпусу гільзи до її дну в міру подальшого наростання тиску. Тобто, коли передня частина гільзи (від стовбура) намертво притиснута внутрішнім тиском до стінок патронника, задня частина ще вільна і не притиснута. Запам'ятаємо цей момент.
Притиснута до стінок патронника гільза забезпечує обтюрацию порохових газів. У разі подальшого зростання тиску газів притиснута до стінок патронника гільзу тисне на патронник зсередини і викликає його пружну деформацію. Відбувається спільна пружна деформація стінок гільзи і патронник. Найбільшого значення ця деформація досягає в момент максимального тиску порохових газів (схема 147).
Схема 147. Схема сил, що діють на пляшкову гільзу при пострілі
При спаді тиску порохових газів виходить зворотна картина. Стінки патронника, які отримали пружну деформацію, цієї ж пружною деформацією повертаються назад до первісного діаметру. Стінки гільзи повертаються тільки на величину пружної деформації і не доходять до свого початкового діаметра на величину залишкової деформації металу, з якого вона зроблена. Тому стріляні гільзи завжди будуть трохи роздуті.
У новій зброї це роздуття гільзи завжди буде менше діаметрального зазору, і діаметр гільзи буде меншим, ніж діаметр патронника, тому гільзи без труднощів витягуються і викидаються. Якщо зброя старе, з "розбитим" патронником, гільза при пострілі роздувається настільки, що її залишкова деформація переважає над деформацією пружною (яка повертає діаметр гільзи в початкове положення), і в такому випадку її "затискає" зворотного пружною деформацією звужуються стінок патронника. Гільзу часом "прихоплює" настільки, що сили інерції рухомих частин автоматики не вистачає на те, щоб витягти її з патронника. При цьому дуже часто ламаються зачепи-викидачі.
Так працює гвинтівкова гільза на розширення. Але існує ще й сила віддачі. Внаслідок тиску порохових газів на дно гільзи остання зміщується до затвору і вибирає початковий дзеркальний зазор. Гільза зміщується спочатку вільно, потім з наростаючими гальмують силами тертя об стінки патронника, спочатку в передній (біля ската), потім в задній частині.
При високій міцності кріплення кулі в дульце гільзи остання зміщується з самого початку при наявності сил тертя. Зважаючи на велику бічній поверхні сила тертя зростає швидше, ніж сила тиску на дно, тому зі зростанням тиску газів відбувається послідовна зупинка окремих ділянок гільзи, починаючи з тих місць, де її стінки найбільш тонкі, тобто починаючи з дульца гільзи і місць поблизу ската. Коротше, гільзу диявольським тиском намертво притискає передньою частиною до стінок патронника, в той час як задня частина біля капелюшка ще рухається (розтягується) назад. Капелюшок гільзи вибирає дзеркальний зазор і тисне безпосередньо на дзеркало затвора, викликаючи пружну деформацію деталей вузла замикання. Відбувається пружна осьова поздовжня деформація гільзи. При незначному (робочих розмірів) дзеркальному зазорі і незношених деталях вузла замикання пружна деформація після падіння тиску в стовбурі повертає поздовжні розміри цих деталей і гільзи в первісний стан. Залишкова поздовжня деформація гільзи при цьому мала і в розрахунок не береться. Але якщо замикає вузол зношений і між робочими опорними поверхнями бойових виступів затвора і опорних вирізів ствольної коробки, взаємно сприймають навантаження пострілу, є вироблення і люфти, пружна деформація гільзи переростає спочатку в пластичну, потім в залишкову, а при дуже великий люфт бойових зчленувань настає поздовжній розрив гільзи. Найчастіше цей розрив відбувається поблизу капелюшки гільзи, бо в цій частині гільза ще рухається при пострілі, а в передній частині - вже немає.
Зброя з зношеним механізмом запирання і роздутим патронником можна використовувати. Але для цього гільзу треба змащувати будь-яким мінеральним маслом, хоч рушничним, хоч автомобільним. Масло заповнює діаметральний зазор між стінками гільзи і стінками патронника. Як відомо, щільність рідини в 800 разів більше щільності повітря, тому люфт роздутого патронника компенсується цієї щільністю, і гільза не роздувати. Ще Одне пружний опір патронника змащену гільзу не «прихоплює". Де є мастило, там немає тертя, який зупиняє гільзу. З цієї причини змащена гільза може силою віддачі практично вільно зміщуватися назад, до дзеркала затвора, навіть при досить великому зносі вузла замикання. Але якщо ви змащуєте гільзу, то запам'ятайте: не можна змащувати частина гільзи біля капелюшка і залишати сухі ділянки біля ската і дульца. За ці сухі ділянки гільзу внутрішнім тиском пострілу "прихопить" до патроннику, а її задня змащена частина вільно рушить назад, і її відірве якраз на кордоні змазаних і незмазаних ділянок. Краще, коли змащують дві третини гільзи з боку кулі. Довго тримати патрони в змащеному стані не можна: мастило внаслідок поверхневого натягу проникає всередину патрона і обволікає капсульний і пороховий заряди, після чого вони не спрацьовують. У снайперських гвинтівках зазвичай заздалегідь змащують патронники маслом середньої густини (при сильних морозах - веретенним маслом, звичайним гасом або соляркою). Змащеного патронника зазвичай вистачає на десять пострілів. Якщо є графітова мастило - збройова або хоча б автомобільний нігрол, - такий мастила в патроннику вистачає пострілів на двадцять. Графіт сам по собі є прекрасне змазують речовина.
У Сибіру до сих пір стріляють з трьохлінійних гвинтівок і американських вінчестерів, що залишилися ще з часів громадянської війни. Патронники цієї зброї вже досить роздуті, але мужики покривають патрони з усіх боків (і навіть з боку капелюшки) розплавленим парафіном або воском. При такому покритті боєприпасів стару зброю безвідмовно працює до цих пір. Застигле покриття не проникає всередину патрона, не псує бойовий заряд і прекрасно охороняє його від вогкості, яка в тайзі присутній скрізь.
Зі зменшенням жорсткості вузла замикання при його зносі або невдалому конструюванні зброї збільшується дзеркальний зазор і відповідно збільшуються осьові розтягування і поперечні розриви гільз. При деформації всього 0,34 мм вже починають з'являтися ознаки кільцевого (в одному місці) розтягування стінок найбільш твердих гільз. При деформації 0,48 мм різко збільшується кількість гільз з ознаками руйнування. При великий деформації деталей вузла замикання різко погіршується відмикання стовбура і відкривання затвора навіть при змазаних гільзах через осьового зсуву гільзи силою віддачі назад з конусного патронника. У системах з ручним перезарядженням це не має принципового значення: затвор відкривається туго, але все-таки відкривається. Але автоматичні системи починають при перезарядці "спотикатися". Особливо це відчувається при стрільбі з кулеметів. Великий вплив на збільшення дзеркального зазору надають конструкційні особливості того чи іншого зразка зброї, а саме: система замикання, конструкція дна чашечки затвора, конструкція казенного зрізу стовбура. Невдале конструювання сполучення затвора і казенного зрізу стовбура завжди тягне за собою збільшення дзеркального зазору і, як наслідок, утруднене екстракцію гільзи і її розрив. Особливо характерно ці моменти проявляються в самозарядною гвинтівки Токарева (СВТ), де замикання відбувається при перекосі затвора задньою частиною вниз. При цьому важко зберегти стабільність затвора чашечки щодо капелюшки патрона і стабільне положення дзеркала затвора щодо казенного зрізу стовбура. При пострілі ствольна коробка СВТ згинається від упирання в неї заднім опорним краєм перекошеного затвора. До того ж патронник в даній гвинтівці має тонкі стінки для полегшення ваги і тому отримує велику пружну деформацію. Цього достатньо, щоб після настрела 8000 пострілів відрив капелюшки гільзи, невиброс гільзи і відриви викидача перетворилися на гвинтівці СВТ в хронічне явище.
На легкість екстракції гільз і міцність їх на розрив впливають як властивості зброї, так і властивості патрона.
Залежно від неоднорідною закачування (запресовування, завальцовки) кулі в гільзі різні і зусилля, що зрушують кулю з місця. Зі збільшенням міцності кріплення кулі в дульце гільзи збільшується максимальний тиск газів, оскільки збільшується частина заряду, згорає в умовах постійного обсягу. Чим більший тиск, тим більше вплив всіх інших факторів на міцність і екстракцію гільзи. Чим більший тиск, тим менше кінцеві зазори між гільзою і оточуючими її деталями зброї. При високому тиску газів гільза з самого початку буде зміщуватися при наявності значних сил тертя. В результаті цього стінки гільзи виявляться більш розтягнутими в осьовому напрямку до моменту максимального тиску газів, ніж це сталося б при слабкому кріпленні кулі. Тому не дивуйтеся, якщо при стрільбі валовими патронами у вас раптом розірве гільзу навпіл і частину її залишиться в патроннику - значить, вона була загорнена щільніше інших.
Великий вплив на роботу гільзи надає зовнішня форма дна гільзи. Здавалося б, чи не все одно, чи має гільза закраїни для захоплення викидачем або ж на ній для цього зроблена кільцева проточка. Здавалося б, гільзи з проточкою навіть зручніше для роботи автоматичної зброї. Однак наявність кільцевої проточки для зачепа викидача в поєднанні з низькими механічними характеристиками міцності в значній мірі послаблює опір дна гільзи отжимающим навантажень. За рахунок пластичної деформації стиснення дна відбувається додаткове осьове розтягнення стінок і збільшення поперечних розмірів донної частини гільзи, чим і пояснюється погіршення міцності і екстракції гільзи, особливо при великій деформації вузла замикання. У зв'язку з цим несприятливо впливає на роботу гільзи і такий на перший погляд віддалений фактор, як форма зовнішньої поверхні дна гільзи. Різного роду поглиблення на поверхні дна гільзи для розташування знаків таврування зменшують опорну поверхню і сприяють деформації дна.
Крім того, циліндрична гільза з кільцевою проточкою вимагає дуже точної обробки патронника по довжині. Гільзи з кільцевою проточкою в патроннику впираються скатом в скат патронника і таким чином фіксуються. При цьому потрібно дуже велика точність виготовлення гільзи по довжині і, відповідно, точність виготовлення зброї, що стріляє такими боєприпасами. При самому незначному відступі від цієї вимоги в бік збільшення збільшується і "провал" гільзи в патронник, а отже, збільшується і дзеркальний зазор з усіма витікаючими наслідками.
Тому краще мати гільзу з закраиной. Така гільза не «провалиться" в патронник - далі казенного зрізу стовбура її не пустить закраина. Гільзам з упором виступаючої закраїни не потрібно велика точність по довжині яри виготовленні. Капелюшок (дно) такої гільзи має втричі більший опір стискає навантажень. І крім того, закраина для зачепа викидача набагато надійніше, ніж кільцева проточка. Застосування в окопних умовах патронів з закраиной для гвинтівок і кулеметів набагато надійніше, ніж патронів з проточкою. Цим і пояснюється те, що всім відомий трилінійний патрон з закраиной існує на озброєнні української (Радянської) Армії понад 100 років, і, по всій видимості, стріляти цими патронами будуть ще дуже довго
Для легкості вилучення стріляної гільзи з патронника гільзи сильних гвинтівочних боєприпасів роблять конічної пляшкової форми. Відповідно, такий же конічної форми роблять і патронник. Причому внутрішні стінки патронника виконуються для зменшення тертя з дуже великою чистотою і обробляються майже до дзеркального стану.
Форми гільз безперервно намагалися вдосконалювати. Зброярам і стрільцям неодноразово доводилося бачити гільзи з кільцевою накаткою (гофром) посередині. Цей гофр, а іноді і кілька гофров, робиться для того, щоб гільза могла розтягнутися по осі, що не розірвавшись.
Самі гільзи виконуються з дуже великою точністю. Трапляється, що гільзи (особливо військового часу випуску) мають менший діаметр, ніж належить. Такі гільзи при пострілі або роздуваються, або, найчастіше, розриваються (дають тріщину) в поздовжньому напрямку. Таке явище відбувається і при сильно роздутий патроннику.
З роздутими і розривами металевих пляшкових гільз боролися з самого їх винаходу - з кінця минулого століття - і борються досі. До кулеметним замикаючим механізмам пристосовують різні металеві прокладки, які зменшують дзеркальний зазор при зносі механізмів. У першій половині XX століття в ряді країн в кулеметних системах застосовувалися масляні крапельниці для змазування патронів при подачі в патронник. У кулеметів міняли зношені стовбури з роздутими патронниками. "Підсіли" затвори або розсувні бойові упори (кулемети Горюнова і Дегтярьова ротний) міняли на ремонтні більшої довжини. Хвороба поперечного розриву гільзи в кулеметах досі дається взнаки. До кулемета Дегтярьова (ДП, ДПМ) навіть покладався прилад для добування обірваної частини гільзи. Він представляв собою стрижень у вигляді гвинтівочного патрона з гарпуном; при обриві гільзи його вставляли замість бойового патрона, затвором клали в патронник і витягали назад разом з фрагментом обірваної гільзи.
У гвинтівок відновлення нормального дзеркального зазору між передньою площиною затвора і дном гільзи проводиться шляхом заміни бойової личинки (затвора у СВД) на підвищену, з підвищеними по осі затвора бойовими виступами, або напайкою на дзеркалі затвора. Але такі речі повинен робити досвідчений зброяр.
У цьому посібнику розглянуто роботу гільз сильних боєприпасів для гвинтівок і кулеметів при жорсткій системі замикання. У пістолетах і пістолет-кулемети, де застосовуються малопотужні патрони, з вільними і напіввільними затворами, робота гільз дещо інша. Але вимоги до матеріалів, з яких виготовляються гільзи, однакові для всіх типів боєприпасів.
Матеріал, з якого виготовлені гільзи, повинен відповідати специфічним навантаженням пострілу. Гільзи, виготовлені з дуже пружного матеріалу, починають рватися при розширенні і розтягуванні.
Гільзи з надмірно пластичного металу, який практично не має пружності зворотної деформації, після падіння тиску в стовбурі залишаються в роздутому стані, "затискаються" патронником і не виходять після пострілу. Крім того, матеріал гільзи повинен забезпечувати можливо менший коефіцієнт тертя.
Ідеальним матеріалом, що відповідає майже всім вимогам, що пред'являються для виготовлення гільз гвинтівочних патронів, є латунь. Але латунь дорога і, крім того, при тривалому зберіганні вона стає крихкою. Тому найбільш пріменяемьм матеріалом для виготовлення гільз є м'яка сталь, плакована (біметаллізірованная) томпаком. Шар томпаку береться товщиною, що становить 4-6% товщини стінки гільзи. Томпак оберігає гільзу від корозії і різко знижує коефіцієнт тертя, сприяючи поліпшенню екстракції гільзи після пострілу.
Гільзи, як і оболонки куль, виготовляються також з холоднокатаної сталі з подальшим покриттям спеціальним лаком (зазвичай зеленого кольору), який покращує умови роботи гільзи при пострілі, дає змазує ефект, покращує коефіцієнт тертя і оберігає патрон від корозії.
Гільзи виготовляються методом глибокої витяжки. Технологічно цей процес досить складний і відповідальний.