Системы автоматики огнестрельного оружия, часть 1

Не помню в комментариях к какой статье и кем, но было предложено сделать несколько материалов в которых были бы описаны основные принципы работы огнестрельного оружия, а так же отдельные нюансы той или иной системы. Предложено это было в контексте популяризации оружия, так как для многих, что система автоматика с длинным ходом ствола, что свободный затвор просто набор слов и не более. Ну а про то, что люди жмут на курок и так далее можно даже не упоминать. Начнем сразу со сложного, а именно как раз с систем автоматики, так как, разобравшись с ними, у людей хотя бы появиться понимание как работает тот или иной образец.

Обычно в обзорах оружия я стараюсь хотя бы кратко описать, как работает автоматика, но иногда идут несколько статей подряд об оружии с одной и той же системой автоматики в результате писать одно и тоже совсем не интересно, да и не всегда хочется подробно расписывать что, как и куда двигается. В данном материале хочется охватить хотя бы то, что применялось и применяется в огнестрельном оружии на данный момент, естественно с конкретными примерами.

Материал будет большой, местами нудный, буду стараться писать без использования терминов, то есть, грубо говоря, буду объяснять на пальцах. Так что кто в теме может смело пропускать статью, так как ничего нового из нее не узнаете, ну а кто хочет разобраться, как и что работает, то к прочтению обязательно.

Система автоматики со свободным затвором

Начнем с самого простого, а именно с системы автоматики со свободным затвором. Наиболее близким к нашим соотечественникам примером будет пистолет Макарова, кроме того, свободный затвор достаточно часто используется в пистолетах-пулеметах и в тех образцах, которые используют маломощные боеприпасы.

В пистолетах свободный затвор используется в основном с патронами с небольшой кинетической энергией пули, пределом для такой системы можно назвать боеприпас 9х19, для которого есть несколько моделей пистолетов с автоматикой со свободным затвором. Но работает такое оружие, в буквальном смысле, на пределе своих возможностей, из-за чего его ресурс очень не велик, а требования, предъявляемые к качеству материалов, очень высоки, что, естественно, сказывается на стоимости. Если говорить о пистолетах-пулеметах, то в них система автоматики со свободным затвором применяется более широко и с самыми разнообразными боеприпасами. Но обо всем по порядку.

Система автоматики со свободным затвором для пистолетов

Разбирать систему автоматики со свободным затвором для пистолетов будем на примере все того же пистолета Макарова (ПМ), так как для людей интересующихся оружием всегда найдется возможность познакомиться с данным пистолетом в виду его широкого распространения, хотя бы в «травматическом» варианте, который не отличается системой автоматики от оригинала.

Внутри кожуха оружия, той самой детали, за которую тянут, чтобы патрон из магазина переместился в патронник, самая верхняя подвижная часть пистолета, располагается затвор, потому для большинства пистолетов в описании говорят не просто затвор, а кожух-затвор, так как это две детали жестко связанные между собой. Есть варианты пистолетов, где затвор представлен отдельной самостоятельно деталью, но их немного.

Несмотря на то, что система автоматики со свободным затвором, затвор на самом деле не такой уж и свободный, его движению препятствует возвратная пружина оружия, которая в пистолете Макарова обвита вокруг ствола. Возвратная пружина упирается в переднюю часть кожуха-затвора, таким образом, для того чтобы кожух-затвор, а соответственно и сам затвор оказался в своем крайнем заднем положении, необходимо сжать возвратную пружину. Ну а теперь как все это работает.

Как известно, пуля двигается по каналу ствола благодаря тому, что порох при своем сгорании выделяет продукты горения в объеме, значительно превышающем объем самого пороха. Благодаря этому явлению между гильзой и пулей очень быстро увеличивается давление, соответственно требуется больший объем для снижения этого давления. Увеличение свободного для пороховых газов объема происходит как раз за счет того, что пуля двигается по стволу и расстояние между гильзой и пулей увеличивается.

Чтобы было более наглядно, можно представить все это в виде поршня, но с одной оговоркой. Пороховые газы, расширяясь, давят не только на саму пулю, но и на стенки канала ствола, а так же на донце гильзы. Если бы гильзу не подпирал затвор, то она бы вылетела из патронника точно так же как и пуля, но так как вес затвора, кожуха и гильзы больше чем вес пули, а плюс ко всему кожуху-затвору не дает свободно перемещаться возвратная пружина, то гильза остается в патроннике.

Вполне своевременным будет вопрос, как происходит перезарядка в таком случае. Обратно же попробую объяснить на более простом примере. Если взять два металлических шарика с большой разницей в массе и между ними положить сжатую витую пружину, то когда пружина распрямится и толкнет шарики, то они будут двигаться с разной скоростью, а если разница в весе очень большая, то один из шариков вообще может остаться на месте.

В нашем случае, для обеспечения безотказной и правильной работы системы автоматики оружия, нужно добиться того, чтобы кожух-затвор двигался уже после того, когда пуля покинет ствол, то есть чтобы не пороховые газы толкали гильзу с затвором, а тяжелый кожух-затвор за счет своей массы сохранивший энергию, полученную через гильзу от пороховых газов, вытащил гильзу из патронника. Чувствую, что  нагородил лес — «представьте то, представьте это» — потому lite-версия описания работы системы автоматики со свободным затвором:

При выстреле пороховые газы расширяются, толкают пулю с высокой скоростью по каналу ствола, давят на гильзу, которая передает энергию, полученную от пороховых газов кожуху-затвору. За счет большей массы кожуха-затвора, в сравнении с пулей, его скорость намного меньше скорости пули, обратно же из-за большей массы кожух-затвор набирает скорость медленнее, потому часто говорят, что кожух-затвор начинает двигаться уже после того как пуля покинула ствол, что не совсем верно.

Таким образом, систему автоматики можно представить как систему с двумя подвижными поршнями в одном цилиндре, отличающимися усилием необходимым для их движения. Ну, если говорить грубо и не брать в расчет того, что один из поршней продолжает двигаться даже того, когда второй выскочил из цилиндра и давление в нем нормализовалось.

Ну и чтобы стало совсем понятно, попробуем пройтись по пунктам, что происходит при выстреле на примере пистолета Макарова:

1. Порох воспламеняется, начинает гореть, увеличивая давление между гильзой и пулей.
2. Пуля двигается по стволу, набирая скорость, кожух-затвор начинает очень и очень медленно, фактически незаметно, разгоняться.
3. Пуля покидает ствол оружия, затвор за счет своей массы продолжает двигаться, даже несмотря на то, что больше его ничто не толкает через гильзу. В процессе движения затвора постоянно сжимается возвратная пружина.
4. Кожух-затвор извлекает стреляную гильзу из патронника и выбрасывает ее через окно для стреляных гильз.
5. Дойдя до своей крайней задней точки, кожух затвор взводит курок оружия и останавливается
6. Так как возвратная пружина сжата, то после остановки кожуха-затвора она старается распрямиться, в результате кожух-затвор начинает двигаться вперед.
7. В процессе движения кожуха-затвора извлекается новый патрон из магазина, который просто выталкивается вперед.
8. Кожух-затвор вставляет новый патрон в патронник и останавливается.

Несмотря на то, что все действительно очень просто даже такая система автоматики может работать неправильно. Выше был приведен пример с двумя металлическим шариками разной массы, между которыми была проложена сжатая пружина. Как раз этот пример наиболее ярко демонстрирует два варианта неправильной работы системы автоматики оружия. В первом варианте, когда один из шариков слишком тяжелый, в сравнении со вторым, он просто не сдвинется с места. В нашем случае это будет означать то, что кожух-затвор просто будет подпирать гильзу и перезарядки не произойдет.

Во втором случае неправильной работы системы автоматики со свободным затвором, затвор может начать движение еще до того, как пуля покинула ствола, соответственно тонкие стенки гильзы примут весь «удар» от пороховых газов на себя и быстрее всего не выдержат или деформируются. И то и другое для нас не есть хорошо, так как деформированная или разорванная гильза может заклинить кожух-затвор, а прорвавшиеся пороховые газы через разорванную гильзу, вместо того чтобы толкать пулю по стволу простой уйдут в воздух, соответственно пуля будет двигаться более медленно.

Может показаться, что обеспечение правильной работы системы автоматики задача неимоверно сложная, связанная с точным расчетом веса кожуха-затвора, но это не так. В случае с шариками разной массы, между которыми проложена сжатая пружина мы действительно можем «поиграть» только с весом и больше ни с чем. В случае же с пистолетом у нас есть еще одна возможность воздействовать на эту систему, а именно через возвратную пружину. Так как возвратная пружина напрямую связана с кожухом-затвором, то, меняя ее жесткость, мы можем менять и скорость движения кожуха-затвора, не меняя его вес.

Естественно, что в боевом оружии примеров неправильной работы системы автоматики не найти, так как такие образцы проектируют специалисты и подобные «детские болезни» это позор для конструктора. Да и боевые боеприпасы по своей энергии более или менее стабильны. Встретить неправильную работу системы автоматики со свободным затвором в пистолетах можно разве что в очень старых образцах или же при откровенном браке при производстве оружия или боеприпасов. Но посмотреть на это безобразие возможность есть. Предоставило такую возможность травматическое оружие.

Сразу оговорюсь, что причина неправильной работы системы автоматики со свободным затвором в травматике это не ошибка в проектировании оружия. Истиной причиной является то, что травматические патроны имеют очень большую разбежку по своей кинетической энергии.

Вот пример. Оружие рассчитано на использование достаточно мощных боеприпасов, продавец решил продать владельцу пистолета очень слабые патроны, расхвалив их и назвав идеальными для тренировочных стрельб, вот и надпись на коробочке «Тренировочные». Решив пострелять и отточить свои навыки, владелец пистолета неожиданно обнаружил, что пистолет у него превратился из самозарядного в оружие с ручной перезарядкой, так как энергии слабых патронов не хватает для того, чтобы затвор отошел до упора назад. Естественно, что «виноваты» в этом пистолет и производители, но если заменить возвратную пружину на более слабую, то все заработает как часы.

Или же обратный пример. Оружие, рассчитанное на слабые патроны, заряжается более мощными. В результате гильзы при стрельбе похожи непонятно на что, а сам пистолет периодически отказывает из-за застрявших гильз. Опустим момент, что в слабых образцах не только система автоматики рассчитана на применение слабых патронов и использование более мощных приведет к поломке оружия, но в данном случае более жесткая возвратная пружина обеспечит надежную работу системы автоматики, хотя и не долгую

В целом же, система автоматики со свободным затвором зарекомендовала себя в пистолетах как простейшая и самая надежная и если бы не ограничения по мощности боеприпасов, то свободный затвор стал бы самым распространенным в пистолетах. Впрочем, когда-то они и был самым распространенным, когда самозарядные пистолеты только появились.

Система автоматики со свободным затвором для пистолетов-пулеметов

В пистолетах-пулеметах свободный затвор как занимал свое лидирующее место по распространению, так и продолжает занимать, хотя его стараются потеснить другие системы автоматики, пока лидерство остается за ним. Причина такого распространения кроется не в том, что в ПП со свободным затвором используются только маломощные патроны, как раз тут намного большее разнообразие боеприпасов, а в том, что конструкторы нашли решения, которые были недопустимы в пистолетах.

Самым простым вариантом решения проблемы является длинный ход затвора. Работает все точно так же как и в пистолетах, но при этом затвор имеет более длинный ход, что позволяет снизить нагрузку на детали оружия. В пистолетах, к сожалению, это применить сложно, так как резко возрастут габариты оружия. Примером такой системы автоматики может быть отечественный пистолет-пулемет «Кедр», с которым так же можно познакомиться на примере его травматического варианта «Есаул», правда он не сильно распространен и лишен возможности вести автоматический огонь, так что знакомство получиться неполным.

Куда более хитрым способом является система автоматики, в которой выстрел происходит с открытого затвора. В рассмотренных ранее вариантах нормальным положением затвора перед выстрелом является его крайнее переднее, когда он упирается в казенную часть ствола, в данном же случае все с точностью наоборот. Нормальным положением затвора является его крайнее заднее, при сжатой возвратной пружине. Таким образом, при выстреле происходит освобождение затвора, на своем пути вперед он подхватывает патрон и магазина, вставляет его в патронник и разбивает капсюль.

Такая система автоматики имеет как свои плюсы, так и минусы. К положительным моментам стоит отнести то, что в оружии могут использоваться достаточно мощные боеприпасы при сохранении относительно короткого хода затвора. Происходит это потому, что для того чтобы затвор начал двигаться в своем обратном направлении его необходимо сначала остановить, то есть часть энергии пороховых газов тратиться на остановку затвора и часть на то, чтобы он начал двигаться назад.

Отрицательным же качеством является то, что подвижные части оружия сбивают его от точки прицеливания еще до выстрела, следовательно, оружие становиться менее точным. Попробую расписать по пунктам, как это все работает.

1. Затвор находиться в крайнем заднем положении, патронник пуст, возвратная пружина сжата.
2. Затвор начинает двигаться вперед, подхватывает новый патрон из магазина.
3. Затвор вставляет новый патрон в патронник и разбивает капсюль.
4. Происходит выстрел, пороховые газы толкают пулю по стволу, а так же через гильзу тормозят затвор.
5. Затвор останавливается
6. Затвор, получив энергию от пороховых газов через гильзу, начинает двигаться назад.
7. Затвор извлекает стреляную гильзу из патронника и выбрасывает ее.
8. Дойдя до своей крайней задней точки, затвор останавливается, сжав возвратную пружину (для одиночного режима огня).

В общем, все просто, можно даже сказать, что все то же, просто нумерация действий была смещена. Примером применения такой системы автоматики может быть хотя бы ППШ. Система автоматики со свободным затвором является по своей сути первой системой автоматики, на основе которой делались первые самозарядные образцы оружия, так что можно сказать, что эта система одна из самых старых. Несмотря на все свои ограничения по мощности боеприпаса она до сих пор остается достаточно распространенной системой, а ее безотказность и простота производства заставляют обращать на ее внимание многих производителей оружия.

Система автоматики с неподвижным затвором

В отличие от предыдущей системы автоматики неподвижный затвор встречается очень редко, можно даже сказать, что не встречается вообще, но так как подобная система автоматики существует, то пропустить ее нельзя, там более что она, так же как и предыдущая, не запирает жестко канал ствола, так что в чем-то они схожи.

В тоже время система автоматики с неподвижным затвором является своего рода исключением, так как все остальные варианты, применяемые в самозарядном оружии, не обходятся без этого. Оружия с подобной системой автоматики очень и очень мало, самым известным является пистолет Манлихера М1894.

Расписывать долго данную систему автоматики не придется, все работает очень просто и понятно. Как известно, в канале ствола оружия имеются нарезы, а сама пуля должна достаточно плотно проходить по каналу ствола, для максимально эффективного использования пороховых газов. Таким образом, если бы ствол оружия был подвижный, то при выстреле пуля бы толкала его вперед за счет силы трения, возникающей при ее прохождении по стволу. Именно на основе подвижного ствола и работает автоматика с неподвижным затвором.

Другими словами, вместо того, чтобы использовать для перезарядки подвижный затвор, толкаемый энергией, получаемой от пороховых газов, был использован совершенно иной принцип работы, в котором пороховые газы хоть и участвуют, но не имеют прямого отношения к системе автоматики. Работает это все следующим образом.

1. При воспламенении порохового заряда, пуля начинает двигаться по стволу, толкаемая пороховыми газами, при этом ствол оружия, имея большую массу, чем пуля так же начинает свое движение вперед, но это практически незаметно.
2. Пуля покидает ствол оружия, а сам ствол, получив от пули энергию достаточную для полного отката вперед, начинает двигаться, сжимая возвратную пружину.
3. Ствол уходит вперед, освобождая стреляную гильзу, которая вываливается, получив долгожданную свободу, самостоятельно, либо же толкаемая подпружиненным элементом.
4. Ствол доходит до своей крайней передней точки, максимально сжав возвратную пружину.
5. Под действием возвратной пружины, ствол начинает двигаться назад, при этом он подхватывает новый патрон из патронника.
6. Ствол упирается в неподвижный затвор и оружие готово к следующему выстрелу.

Как понятно из описания, нет ничего сложного, чтобы связать подвижный ствол с курком оружия, для его автоматического взведения, ну или же внедрить ударно-спусковой механизм двойного действия. Данная система автоматики достаточно интересна и проста, однако при ее реализации требуется очень точная подгонка деталей, в частности ствола и рамки, для того, чтобы движение ствола не сказывалось на точности оружия. Естественно, что от качества используемых материалов будет зависеть и долговечность оружия, а в данном случае оно в любом случае подвержено очень быстрому износу.

Таким образом, оружие с подобной системой автоматики будут нуждаться в постоянной смазке, будет очень подвержена к загрязнениям и прослужит недолго, даже при самом качественном производстве. Собственно это и стало причиной того, что оружие с подобной системой автоматики очень большая редкость.

Для первой части материала о системах автоматики оружия, думаю, будет достаточно, а впереди еще очень много интересного.

/Кирилл Карасик, topwar.ru/