Міцність, "живучість" стволів та розриви рушниць

Новини & інше /
При згоранні заряду порохові гази в стволі зброї розвивають, як було сказано, дуже високий тиск. Навіть найменший тиск в дульной частині ствола в момент вильоту кулі дорівнює кільком сотням атмосфер.
Природно, для того щоб ствол міг витримати таку напругу, при виготовленні зброї велика увага приділяється міцності ствола. Міцність ствола залежить від товщини його стінок і якості металу.
Відповідно до характеру кривої тиску газів ствол вогнепальної зброї в казенній частині робиться товщий, а в дульній — тонший.

Враховуючи практичну експлуатацію зброї, товщина стінок ствола розраховується з таким запасом міцності, щоб вона могла витримати тиск газів значно більший нормальному. Тому міцність ствола завжди перевищує нормальний тиск порохових газів (який утворюється при стрільбі звичайними патронами) на кілька сотень і навіть тисяч атмосфер. Так, для гвинтівки зразка 1891/30 рр., в каналі ствола якої максимальний тиск досягає 2850-3200 атм, додатковий запас міцності становить 2650-2300 атм (одна технічна атмосфера дорівнює тискові 1 кг на 1 см2 площі). Це значить, що ствол гвинтівки в окремих випадках може витримати величезний тиск-до 5500 атм.
При пострілі стінки ствола, чинячи опір тиску газів, розширюються. Міцність ствола розраховується так, щоб метал піддавався тільки пружним деформаціям розширення: при тиску газів розширювався, а після припинення тиску приймав свої первинні розміри. Якщо ж тиск в стовбурі перевищить величину, на яку розрахована міцність ствола (в даному випадку 5500 атм), то настане залишкова деформація і ствол буде роздутий (див. мал.) або навіть розірваний.

В стрілецькій практиці випадки розриву гвинтівочних стволів вкрай рідкісні; особливо мала ймовірність розриву товстих, масивних стволів довільних гвинтівок. Однак роздуття стволів — явище досить часте. Особливо багато зброї (малокаліберних гвинтівок) з роздутими стовбурами в тирах, де проводиться початкове навчання стрільців. Роздуття ствола в переважній більшості — наслідок недбалого ставлення і безграмотної експлуатації зброї з боку стрільця.

Як правило, причина виникнення роздуття — сторонні тіла, що знаходяться при пострілі в каналі ствола на шляху руху кулі: залишилася після чистки ганчірка, пакля, шматочки дульця гільзи, яка зібралася в краплю густа змазка, пробка з бруду або снігу. Стороннє тіло є перешкодою, свого роду гальмом, який призводить до деякого уповільнення руху кулі; пружні порохові гази, що йдуть слідом за кулею, наштовхуючись на її дно, відштовхуються і створюють зворотну хвилю. У той же час основна маса продовжує рухатися в напрямку дульної частини. Зіткнення двох хвиль газів створює такий сильний радіальний тиск, який перевищує запас міцності ствола (див. мал.). Це різке зростання тиску і викликає роздуття, а також — розрив ствола. Роздуття ствола легко виявляється при уважному огляді його каналу; воно має вигляд тіньового кільця. Іноді роздуття можна виявити на дотик, коли воно виступає назовні у вигляді кільцевої опуклості на стовбурі.

Щоб уникнути роздуття необхідно ретельно протирати канал ствола зброї і привчити себе уважно переглядати його перед стрільбою.

Невеликі роздуття ствола в середині його або в казенній здебільшого не дуже впливають на кучність бою. Однак виступати на змаганнях з гвинтівкою, що має роздуття, ризиковано, оскільки можливі зриви куль з нарізів. Гвинтівка, що має роздуття ствола в дульній частині, стає абсолютно непридатною для точної спортивної стрільби. В процесі експлуатації ствол зброї піддається значному зносу. Цьому сприяє цілий ряд причин механічного, термічного та хімічного характеру.

Насамперед куля при проходженні по каналу ствола, внаслідок великих сил тертя, закругляє грані полів нарізів (див. мал.) і виробляє стирання внутрішніх стінок каналу ствола. Крім того, частки порохових газів, що рухаються з великою швидкістю, з силою вдаряють в стінки каналу ствола, викликаючи на їх поверхні так званий наклеп.

Це явище полягає в тому, що поверхня каналу ствола покривається тонкою кіркою (скоринкою), внаслідок чого поступово розвивається її крихкість. Деформація розширення ствола, що виникає при пострілі веде до появи на внутрішній поверхні металу дрібних тріщин. Утворенню таких тріщин сприяє і висока температура порохових газів, які, незважаючи на дуже короткий час дії, викликають часткове розплавлення поверхні каналу ствола. У нагрітому шарі металу виникають великі місцеві напруження, які, в кінцевому рахунку, і ведуть до появи і збільшенню цих дрібних тріщин. Підвищена крихкість поверхневого шару металу і наявність, разом з тим, тріщин на ньому призводять до того, що куля при проходженні по каналу ствола виробляє відколи металу в місцях тріщин:

Зносу ствола значною мірою сприяє і нагар, що залишається в каналі ствола після пострілу. Він являє собою залишки згоряння ударного складу і пороху, а також металу кулі або виплавленого з неї, відірваних газами шматочків дульця гільзи і т.д.

Наявні в нагарі солі мають властивість вбирати в себе з повітря вологу, розчинятися в ній і утворювати розчини, які, вступаючи в реакцію з металом, приводять до його корозії (іржа), появі в каналі ствола спочатку висипки, а потім і раковин. Всі ці чинники ведуть до зміни поверхні каналу ствола (що тягне за собою збільшення його калібру, особливо у дульного входу) і, природно, до зниження в цілому його міцності.
Збільшення калібру призводить також до зменшення початкової швидкості кулі, а звідси — до різкого погіршення бою зброї, тобто до втрати ним своїх балістичних якостей.

Проте погіршення кучності бою нарізної зброї наступає не тільки через руйнування поверхні каналу ствола і його зносу; практикою давно встановлено, що в процесі експлуатації прекрасні за своїми якостями стволи починають або різко, або поступово погіршувати кучність бою. Причиною цьому в першу чергу служать томпакізація стволів при стрільбі оболонковими кулями і свинцювання стволів при стрільбі малокаліберними патронами, тобто відкладення на полях і в кутах нарізів металу, який до того ж, як правило, нашаровується нерівномірно, створюючи горби і западини. А так як металеві відкладення в кожному стволі відбуваються по-різному, то й кожен примірник гвинтівки по-різному починає змінювати свій бій. Особливо різко змінюють бій від свинцювання малокаліберні гвинтівки. Тому кожному стрілку слід вивчити характер і особливості бою своєї гвинтівки і встановити, при якому режимі вона має найкращій бій, в залежності від чого періодично і очищати ствол від свинцю. Так, зустрічаються стволи, що відрізняються найкращим боєм при перших 120-150 пострілах, тобто відразу ж після видалення зі стовбура свинцю; попадаються і такі гвинтівки, які вимагають «пропалювання» ствола після видалення свинцю, тобто попереднього виробництва 40-50 пострілів, після чого відновлюється найкращий бій протягом 200-500 пострілів і т.д.

Придатність ствола для подальшої стрільби визначається його «живучістю» — здатністю витримати певну кількість пострілів, після яких він втрачає свої балістичні якості.

«Живучість» ствола гвинтівки зразка 1891/30 рр. становить 10-12 тисяч пострілів. Однак з практики кращих стрільців-рекордсменів країни відомо, що стволи починають втрачати свої балістичні якості після 3500-5000 пострілів. Звичайно, їх бій після такої кількості пострілів залишається ще відмінним, але не настільки, щоб можна було домагатися у стрільбі особливо високих, рекордних, результатів.

Збільшення «живучості» ствола досягається правильним доглядом за ним і дбайливим ставленням — своєчасним і правильним очищенням.

Допоки люди стріляють, відбуватимуться і розриви рушниць. Аналіз скарг від мисливців, а також вивчення загальнодоступної і спеціалізованої літератури, дозволило виявити основні причини розривів стволів і коробок мисливської зброї:
— Застосування патрона що дає занадто великий тиск;
— Наявність в каналі ствола чужорідного тіла;
— Дефекти металу — тріщини, закови окалини і т.д;
— Виробничий дефект, властивий конкретному зразку;
— Конструктивний дефект, властивий всім рушниць однієї моделі;
— Нештатна ситуація або помилки при експлуатації зброї: неправильна збірка рушниці; помилка при заряджанні рушниці;
— Неправильна робота механізмів через поломку деталі.

Тепер докладно про кожну причину.

Неправильно споряджений патрон.

Такий патрон — як домашнього, так і заводського виробництва — може містити значно збільшене навішення звичайного пороху і дробу; пил, що потрапив в пороховийзаряд, що скупчився на дні банки або в дозаторі; старий або «острогорящій» немисливський порох, що розклався; суміш бездимного і димного порохів; нарешті, сильно стиснений при закрученні патрона порох. Збільшення навішення дробу підвищує тиск навіть без додавання пороху.

Різко підвищується тиск в патроннику дробового ствола при використанні довшого патрона (наприклад, патрон 12х76 в патроннику 12х70 або патрон 12х70 в патроннику 12х65). Патрон з довшою гільзою, завальцованих «зірочкою», дозволяє рушниці з більш коротким патронником вільно закритися і зробити постріл, при цьому поява роздуття дуже ймовірна, хоча й не обов'язкова.

Великий тиск в патроннику призводить до розриву і патронника, можливо, коробки, шарніра, приклада й цівки.

Явними ознаками надлишкового тиску в патроннику можуть служити перештампованний капсуль і виразні сліди латуні на щитку затворної коробки, загальне зменшення зазорів між коробкою і опорними поверхнями приклада, численні тріщини. Бажано зробити порівняння стріляних гільз з аналогічними нормальними гільзами, а також з гільзами, узятими після випробувальної стрільби в тирі посиленими патронами з відомим тиском.

При постійній стрільбі патронами з підвищеним тиском у рушниць з переломними стволами з'являється шат стовбурів. У «вертикалок» зазвичай відбувається підминання опорних поверхонь гаків і коробок, вигин осьового болта. У «горизонталок», крім того, вигин гаків стволів (головним чином заднього) і навіть коробки в місці переходу від подушок до щитка. Доводилося бачити коробку рушниці ІЖ-54 з виламаною передньою частиною, на яку відбувається опора осі шарніра.

Перешкода в каналі ствола

Місцеве роздуття ствола викликає чужорідне тіло (бруд, залишки дрантя, сніг тощо). Найчастіше трапляються дефекти — розриви і роздуття за межами зони підвищеного тиску (дальше перехідного конуса патронника) практично завжди викликані саме цією причиною.

Чим дальше від патронника, тим менше тиск в каналі і більше запас міцності стінки ствола.
При розриві, який виник через перешкоди в каналі ствола може бути зруйнована цівка. Коробка зазвичай деформується тим менше, чим дальше від казенного зрізу стався розрив. При попаданні перешкоди великої маси відразу перед патроном розрив по виду відповідає п. 1.

При зустрічі снаряда дробу з перешкодою відбувається його гальмування, внаслідок чого гальмуються і рухомі з величезною швидкістю порохові гази. На сьогодні існують дві основні теорії виникнення різкого стрибка тиску, що руйнує стінку ствола далеко за межами зони високого тиску. Перша, висунута британським майором Джеральдом Буррардом, який стверджує, що стрибок тиску викликається різким гальмуванням рухомих за снарядом порохових газів (це в принципі відповідає класичній теорії гідроудару).

Згідно другої теорії, висунутої німцем Вальтером Лампелем, стрибок тиску виникає від стиснення повітря між снарядом і перешкодою.

У будь-якому випадку, чим більше маса перешкоди і швидкість снаряда в місці зустрічі, тим більше місцевий стрибок тиску і сильніше руйнування стінки ствола. Такому розриву завжди супроводжує кільцеподібне роздуття ствола (або декілька — одне за іншим). При визначенні причини розриву або роздуття головне питання: яким за рахунком був постріл, при якому відбулося руйнування. Причиною виникнення дефекту при першому пострілі зазвичай служить перешкода, що потрапила в ствол з дула, при подальших пострілах дефект виникає внаслідок попадання перешкоди з стріляної гільзи — шматків донного пижа, самої гільзи, пороховий прокладки, пижів і дробу (в нарізній зброї — застрягла куля).

Зазвичай це відбувається при слабкому пострілі або відсутності пороху в патроні, оскільки сили капсуля зазвичай вистачає для того, щоб пижі і дріб увійшли в ствол.
Найбільш небезпечна така ситуація для самозарядних і помпових рушниць — велика скорострільність не дає стрілку часу як слід усвідомити неправильність пострілу. При перезарядці переломного рушниці наявність подібних перешкод у стовбурі помітити набагато легше. Саме це є причиною (другий після прагнення охолодити рушницю) виникнення у стендових стрільців корисною звички продувати стовбури після кожного пострілу.

Можливий випадок, коли після кількох пострілів з одного ствола в іншому стволі відбувається порушення закладення дульца патрона і випадіння в канал декількох дробин або навіть всього снаряда дробу, що також призведе до різкого стрибка тиску при пострілі. Є підстави вважати, що у кулі «Тандем» з кульовими вражаючими елементами після кількох пострілів з одного ствола можливо випадання передньої кульки в іншому стволі двостволок, що після пострілу також призведе до роздуття.

Дуже часто зустрічаються так звані «горохоподібні роздуття» стволів, які зазвичай виглядають як ланцюжок логовін на одній зі стінок ствола. Основна причина — дробинки, що випали в канал ствола через закладення дульца у патрона після пострілу з сусіднього ствола під дією сил інерції. Для запобігання цьому деякі (на жаль, дуже мало хто) фірми після закладення дульца патрона «зірочкою» виробляють запаювання центру пелюсток.

Якщо пострілу з другого ствола не було, при витяганні патрона такі ж дробинки, які випали, можуть потрапити в коробку рушниці і привести до заклинювання механізму. Часто при відкритті затвора після стрілянини, з гільзи або ствола в коробку потрапляють і частинки незгорілого пороху. При стрільбі з дробового напівавтомату деколи можна бачити, як після одного з пострілів в коробці спалахує накопичився порох.

«Горохоподібне роздуття» дуже докладно дослідив колишній головний конструктор Іжмехзавода Микола Леонтійович Ізметінский. Він провів серію дослідів, описавши результати в статтях. Результатом цієї роботи стало введення в паспорти на іжевські двохствольні рушниці вказівки про те, що після пострілу тільки з одного ствола слід перекладати в нього патрон з іншого ствола.

… Наприклад, було виявлено, що при стрільбі з-за неправильно виготовленого патронника відбувається поперечний розрив гільзи (паперова гільза дробового патрона може рватися вздовж і впоперек і через пересушування). В цьому випадку обривок трубки гільзи може залишитися в каналі ствола і стати причиною роздуття.

Причини розриву або роздуття дульної частини ствола з дульними насадками слід розглядати окремо для кожної конструкції, але в будь-якому випадку треба перевірити можливість випинання насадки в канал ствола внаслідок недотримання розмірів.

Розрив від круглої кулі

Практика показує, що роздуття виникає після 10-20 пострілів, причому більша ймовірність роздуття при стрільбі патронами з поліетиленовими контейнерами. Причиною, що викликає роздуття, є і зазор в стику торця насадки і каналу через недогвинчення першого. При дуже тонкій вхідній стінці насадки занадто сильне затягування різьби ключем може привести до деформації ствола, що також призведе до розриву ствола або як мінімум, поломки стінки насадки.

Дефекти металу

Дефекти металу — це тріщини, закови окалини і т.д. За деякими даними, раніше розриви виникали через неякісне зварювання трубок дамаскових стволів та при випробуваннях стріляниною доходили до 30%. Зазвичай такі дефекти досить легко визначаються оглядом зони розриву. Для сильно зношених рушниць зі сталевими стволами і рушниць, які перебували в тривалій експлуатації, крім того слід враховувати наявність глибоких раковин від іржі, особливо в одному місці або розташованих «ланцюжком», а також стоншування стінки від корозії в міжствольному просторі під припаяними міжствольними планками. Можливе послаблення металу через місцевий перегрів при пайці і т.д.

Дефект, притаманний конкретному зразку

Найчастіше це місцеве затоньшення стінки ствола, що зазвичай досить легко визначається візуально після розриву, який відбувається при випробуванні рушниці на заводі посиленими пострілами. Набагато складніше визначити кам'яноподібний злам, пережог сталі і втомні навантаження. В останньому випадку місце зламу повинно мати сліди наклепання.

У будь-якому випадку, якою би тонкою не була стінка в місці розриву ствола рушниці при експлуатації, тиск газів застосовуваного патрона має бути не вище тиску випробувального патрона. Тому головна і найбільш часта причина розривів стовбурів в зоні патронника у споживача — це застосування неякісних патронів.
Крім того, причиною розриву може стати занадто тонка стінка стовбура, яка виникає при подовженні патронника, коли недобросовісні зброярі переробляють рушницю під довший патрон.

Конструктивний дефект, властивий всім рушницям даної моделі

Заводські дефекти третього і четвертого типів повинні виявлятися при обов'язковому відстрілі посиленими пострілами кожного зразка. Таке випробування дуже ефективно виявляє дефекти металу та обробки, про що говорить те, що поодинокі випадки розривів при випробуваннях посиленими пострілами на заводі мають місце.
Дефекти п'ятого типу, крім того, повинні виявлятися при періодичних державних випробуваннях.

Джерело: Федерація стрільби України (shooting-ua.com)
Автори: Юрьєв А. «Міцність, „живучість“ стволів», Віктор Вальнєв «розриви рушниць»
Переклад: zbroya.org

1 комментарий

Michaelfum
Я уже посмотрел этот фильм на нормальном сайте, просто супер, не зря его так долго ждал!
Кто ещё не видел, смотрим здесь, ребята - HD17.RU

Оставить комментарий

Комментировать при помощи:
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.