Без замков и без надежд, или Давайте гильзу сделаем из трех камор.
Идея, опередившее время?
Всю жизнь фонтанировавший идеями Говард Хьюз (смотрели фильм Авиатор? это про него) в 1960ых годах предложил интересную штурмовую винтовку Duplex Assault Rifle под патрон собственной разработки. А может, и не он это был, а его сотрудник Джеймс Салливан из его компании Hughes Lockless Tool Company. А может быть, идею выдал Хьюз, и передал своему сотруднику Салливану для воплощения, а он идею загубил всю на корню — это мое мнение, и я поясню его.
Содержание
Гениальная идея, породившая вздор
Итак, идея заключается в том, чтобы в каждом патроне было по две пули и по три камеры с порохом, таким образом при одном выстреле будет производиться сразу два.
А может быть и три.
А может быть и сразу пять, причем стрелами.
А может и не пуля, а 30мм авиационный снаряд.
30мм экспериментальный снаряд в пластиковой гильзе (кликабельно)
(Кликайте, они увеличиваются)
Были и другие варианты патронов, были под них разные варианты оружия
Штурмовое ружье под безгильзовый патрон 12,7мм
Схема действия беззатворного затвора
Слева — стандартный патрон M855 калибра 5,56 мм, посередине — двухпульный безгильзовый патрон Hughes Lockless калибра 5,56 мм, справа — «складной» патрон 5,56 мм той же фирмы
А начиналось все вот с такого патрона:
Почему я думаю, что с него начиналось, а не им закончилось? Потому что в нем нет понтов, но есть смысл!
Несколько слов про внутреннюю баллистику.
Как известно, пуля в стволе разгоняется давлением, которое создает сгорающий в гильзе порох. Чем выше давление, тем выше будет скорость, все как бы просто, но проблема в том, что запасы адамантия все сконцентрированы на сайтах, подобных нашему, и оружейники не могут изготавливать стволы из этого дефицитного материала. А у стали очень серьезные ограничения на давление, которое ствол может пережить при выстреле.
В результате приходится увеличивать длинну ствола, чтобы давление действовало на пулю более продолжительное время. Но и тут не все хорошо.
Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в гильзе в момент выстрела. Когда капсюль взрывается, он вбрасывает луч огня в заботливо уложенный в гильзу порох. Пороховые зерна начинают загораться и поджигают друг друга, волна огня доходит до донца пули, отражается и идет обратно, доходит до донца гильзы и отражается опять, продукты сгорания пороха (пороховые газы) создают внутри гильзы давление, которое все повышается и повышается до тех пор, пока не вырастет настолько, чтобы пуля разжала обжатую гильзу, выскользнула из нее и, врезаясь в нарезы, начала бы движение по каналу ствола. Давление, необходимое для этого, называется «давление форсирования». Чем плотнее пуля обжата в гильзе, чем ближе она прилегает к стволу, чем сильнее врезается в нарезы, чем она тяжелее, тем давление форсирования выше.
После того как пуля начала движение, давление в канале ствола начинает нарастать медленнее, так как пороховые газы распространяются уже не на объем гильзы, а на объем гильзы плюс объем ствола от среза гильзы до донца пули.
Итак, порох горит, давление растет, скорость пули и ее ускорение тоже растут. Далее, если мы пороха положили, не жалеючи, и он не успеет сгореть слишком рано, то давление, достигнув определенного максимума, начнет снижаться — порох не успевает сгорать настолько быстро, чтобы наполнять весь ствол вслед за улетающей пулей.
Все эти процессы описываются вот такими пиродинамическими кривыми
Процессы, происходящие в стволе при выстреле. Р — давление, v — скорость снаряда, t — время, l — расстояние, которое снаряд уже успел пройти по каналу ствола. Р0 — давление форсирования, tm, lm — точка максимума давления, tk, lk — точка, в которой порох весь сгорел
Легко видеть, что процессы идут нелинейно, и, поскольку мы не можем повышать максимальное давление, и так уже сделали нашу пушку настолько прочной, насколько смогли, то, для получения более высокой скорости снаряда, наш порох должен гореть нелинейно, то медленнее, то быстрее, обеспечивая наиболее оптимальное давление в канале ствола.
Химическая промышленность изготавливает пороха различных сортов и различных форм зерна, обеспечивающие самое разное горение. Но тут вопрос в цене такого пороха, второй вопрос в том, чтобы этот порох свои замечательные свойства не потерял со временем,
Вот сделали мы замечательное семиканальное зерно, а порох полежал на складе лет 50, потом его раз сто подбросили и уронили вместе с ящиком и без ящика, этот порох там весь слежался или наоборот, раздробился, и вот мы им наконец-то стреляем, и удивляемся — почему же пуля не туда ушла? Или — почему же ствол разорвало?
Не будем химичить, будем физичить!
Еще одним фактором, влияющим на форму пиродинамических кривых, является объем камеры, то есть размер гильзы. Если мы, не меняя навеску пороха, увеличим размер гильзы, то максимальное давление снизится. А если мы увеличим размер гильзы и увеличим навеску пороха, снизив плотность заряжания, то у нас максимальное давление останется тем же, а энергия, которую получит снаряд — вырастут. Кривая давления станет «шире».
Итак, выход найден, ура? Нет, опять проблемы. Чем больше гильза, чем больше в ней пороха, тем больше цена патрона, тем больше объем и вес боезапаса, который должен таскать в бою боец.
Выход может быть найден в том, чтобы механически разделить заряд пороха на отдельные составляющие, которые будут поджигаться по мере прохождения снарядом по каналу ствола.
В Германии в свое время уже приходили к подобным же выводам и реализовали эту идею в виде сверхдальнобойной пушки «фау-3» (она же «Насос высокого давления» (HDP).
Плод очень тевтонского и очень сумрачного гения
150мм орудие с шестьюдесятью камерами обеспечивало снаряду весом в 140кг дальнобойность до 165км. При этом % снаряжения составлял 17,8%, целых 25 кг взрывчатки входило в такой снаряд, для дальнобойных пушек это очень много — делаем вывод, максимальное давление при выстреле было относительно небольшим.
Подведем итоги.
Ну так вот. Говард Хьюз предложил гениальную идею — поместить «фау-3» в пластиковый стаканчик гильзы!
Посмотрите на схему:
1 — капсюль, 2 — первый заряд пороха, 3 — вторые заряды пороха, 4 — затравочное отверстие
При срабатывании капсюля 1 первый заряд пороха 2 придает пуле начальное ускорение, она начинает двигаться, проходит мимо затравочного отверстия 4 и раскаленные пороховые газы поджигают вторые заряды пороха 3. Пуля, успевшая к тому времени покинуть стакан пластиковой гильзы и может быть даже ввинтившаяся в нарезы ствола, получает мощное ускорение от действия пороховых газов большого основного заряда пороха 3, который начинает гореть уже тогда, когда пуля уже движется, таким образом объем камеры становится по размеру значительно больше, чем размер гильзы. Но посмотрите, порохом заполнен не весь объем гильзы!
Тупые исполнители обрадовались — о, огромная энергетика патрона! — и кинулись радостно добавлять туда лишние пули, устанавливать всякие снаряды и т.д., а надо было усилить стенки, отделяющие пороховые камеры друг от друга, чтобы из них получился этакий стволик, проходя по котоому пуля приобретала бы какую-то ощутимую скорость, а затравочное отверстие разместить максимально далеко, чтобы основной заряд пороха включался в работу, когда пуля уже ушла в основной ствол оружия.
Развитие идеи Хьюза
Экстремаьно высокая энергетика, она в ручном оружии не так уж нужна. Высокая энергетика нужна в крупнокалиберном пулемете! Да и то не во всяком. Вот например для нашего ручного пулемета КОРД-12,7 оно бы очень пригодилось.
Можно двигаться двумя путями: увеличивать скорость пули при той же прочности (а значит и массе) ствола, и при этом, кстати сполне возможно, что будет снижаться вес патрона и занимаемый им объем, или — второй вариант, обеспечивать ту же скорость пули и сокращать давление в стволе, а значит облегчать ствол, при еще бОльшем снижении массы патрона и его объема.
А еще гильзу и капсюль можно выполнить из нитроцеллюлозного какого-нибудь пластика, чтобы они целиком сгорали, не тебуя экстракции…
Мне эта идея кажется интересной и незаслуженно забытой. В ней определенно есть потенциал для развития возможностей стрелкового и артиллерийского оружия.
http://en.shram.kiev.ua/work/ekzoticheskie-patroni.shtml
http://pewpewpew.work/usa/r/acr/lockless.htm
https://forum.cartridgecollectors.org/t/40mm-hughes-lockless/35965
https://strangernn.livejournal.com/1841331.html
Основы баллистики и аэродинамики, Балаганский И.А., Новосибирск, 2017г
