Как конструируют и отлаживают современные полуавтоматы

Вячеслав Артеменко

Ноябрь, 2021 год

Проблемы с полуавтоматами можно разделить на две группы. Первая - недостатки изготовления, сборки конкретного изделия. Вторая - конструктивные особенности.

Список «косяков» каждой модели пополняют пользователи в процессе эксплуатации своих ружей. Составить такой перечень «по моделям» практически невозможно. Во всяком случае это требует постоянной работы и наблюдений. Коллективный разум пользователей на форумах справляется с этой задачей лучше пары оружейных мастеров и дилеров, которые выступают арбитрами. Важно научиться грамотно работать с этим массивом информации.

Для этого следует изучать конструкцию ружей и объяснять причины появления тех или иных слабых мест. Современное ружье, в т.ч. полуавтомат, конструируют иначе, чем модели 1960-х, даже 1990-х гг. Примером является модель «Винчи» от «Бенелли». Считается, что это первая модульная конструкция ружья-полуавтомата. О модульных конструкциях винтовок мы уже рассказывали не раз. Практически это набор узлов, из которого можно сложить ружье в различном исполнении. Дополнительными задачами при конструировании было: уменьшить отдачу, ощущаемую стрелком, обеспечить возможность стрельбы высоко- и низкоэнергетическими патронами.

Так как это инерционный полуавтомат, то следовало сконструировать прежде всего модуль, вмещающий автоматику ружья, затворную группу в ствольной коробке, т.н. компактную инерционную систему, способную сконцентрировать все функции: запирание/отпирание затвора, выброс гильзы, перезаряжание. Когда элементы конструкции, обеспечивающие эти функции, собрали в одном модуле, все остальные модули нужно было к нему «прицепить».

Для этого создали виртуальную модель и на ней производили все расчеты. Следует понимать особенность инерционного действия. Сам создатель Чиволани назвал его в патенте «ружье с плавающим затвором». Попросту, речь идет об использовании для работы автоматики отдачи всего оружия. В отличие от оружия со свободным затвором (удерживаемым только силой пружины) инерция тяжелого инерционного тела используется для отпирания затвора (клина или ротора/боевых упоров), но не для торможения отката самой гильзы – как со свободным затвором. Для использования отката всего ружья – необходимого движения, достаточно мягкой накладки на приклад. Так, в «Бенелли» для отпирания затвора необходимо движение в 4 мм.

В конструкции с газовым двигателем количество энергии, отбираемой для работы автоматики, может быть и часто бывает больше, чем необходимо согласно расчетам. Пример чему «Ремингтон» 1100 в сравнении с безымянными турецкими газоотводками от малых производителей, имя которым Легион.

Разница в отборе энергии (объема газов) определяет скорость движения затвора. В «Ремингтоне» с его тщательно подобранными по диаметру газоотводными отверстиями в стволах различной длины и калибра (предназначения) она намного меньше, чем у безымянных «турок». Так, средняя скорость затвора относительно неподвижных частей составляет 6,5 м/с. Эта скорость различна в начале и в конце движения затвора. Обычно в «Ремингтоне» затвор начинает двигаться (расцепился) на 6-й миллисекунде самого движения оружия при выстреле (отдаче). Между 6-й и 20-й милисекундами затвор замедляется. Газовый двигатель «Ремингтона» 1100 не форсирован. Следствием чего является малый износ частей затвора, но также и относительно медленная скорость перезаряжания. Считается, что «Ремингтон» имеет самый медленный цикл перезаряжания. Самый быстрый цикл сейчас имеет «Беретта» 400, о чем я уже писал. Нефорсированный двигатель делает «Ремингтон» относительно уязвимым на загрязнение пороховым нагаром. Считается, что после трехсот выстрелов «гязными» патронами подряд автоматика может замедлиться… В каком-нибудь «Армсане» или «Хуглу» любой конструкции с компрессионным кольцом на поршне пороховой нагар может привести даже к застреванию поршня в каморе, если не чистить. И не чистят же!

Напротив, турецкая газоотводка имеет форсированный двигатель, при скорости затвора в 12 м/с, как в боевом оружии типа АК или М4, он подвергается предельным нагрузками. Вследствие чего затворы и их клины, изготавливаемые литьем из дешевой стали с экономичной термообработкой, нередко трескаются. Затвор, изготовленный из качественной стали резанием и правильно закаленный, отпущенный, выдержит такие нагрузки и свыше 8000 циклов.

Вкратце добавлю, что потери начальной скорости снаряда в газоотводном ружье, в зависимости от пороха и снаряжения патрона, могут достигать 10-11%, но это деликатная тема. Рассматривать ее следует с правильной постановкой самого эксперимента.

Инерционный двигатель не может получить энергии «больше» необходимой. Всю энергию ему придает патрон в результате действия отдачи ружья на затвор. Если взять патрон в одном снаряжении от одного производителя, то разница в энергии для большой партии патронов будет не менее 5% и это у самых лучших партий. На практике эта разница заметно больше. Тем более при переходе от снаряжения к снаряжению. При этом инерционный двигатель также можно «форсировать». Обычно это делают для стрельбы низкоэнергетическими патронами.

В модели «Винчи» это техническое решение имеет рекламное наименование Speed Bolt (англ. быстрый затвор). Фактически затвор сделали тяжелее за счет вставки из вольфрама с большей, чем у стали, удельной массой. При выстреле такой затвор, под действием собственной силы инерции (большей массы) пытается остаться на месте и сжимает инерционную пружину. Более тяжелый затвор, при равной скорости отката, запасает больше энергии для двигателя. Поэтому ружье извлекает/досылает надежнее, преодолевает несколько большее трение частей. Особенно при не самом тщательном изготовлении и пригонке. Также более тяжелый затвор лучше работает с более легкими снаряжениями, хотя, что до этого охотникам.

Следует сказать, что затвор «Бенелли» с самого начала не мешало бы сделать более тяжелым. Для инерционки он относительно легкий. Обычно в ружьях масса откатных частей простирается в пределах 500-600 г. Это даже больше, чем в газоотводках. Сейчас в продаже имеются новые, улучшенные конструкции инерционок. Затворы в них имеют большую массу, чем у «Бенелли». Это, например, «Гуэрини» или «Пиетта». Также они имеют запирание не поворотом личинки (ротором), а клином, как в «Бреде» или в «Гуэрини».

Почему запирание клином в ружьях-полуавтоматах считается более выгодным конструкционно и почему от него перешли к ротору? Ружье - это оружие большого калибра, соответственно, донце гильзы имеет большую площадь и большое трение о зеркало затвора. В дешевых турецких ружьях большее трение в патроннике потребует большей энергии для двигателя. Почему та же «Беретта» 400 и имеет такой сильный (быстрый) двигатель. Точка поворота личиники затвора (штифт) в затворах типа «Бенелли» размещена на относительно тонком стебле личинки (ротора), поэтому приведение головки во вращение требует энергии большей, чем, например, в конструкциях типа АК. В оружии типа АК скорость отката затворной рамы вообще можно сделать около 4,5 м/с.

Использование клина требует боле точной пригонки продолжения ствола за патронником/ствольной муфтой. Пример чему – «Бреда». В этом ружье муфта ствола навинчена и прихвачена сваркой. Если она чуть сместится по резьбе – и такое бывало, то запирание становится неполным и срабатывает автоматический предохранитель от выстрела при недозакрытом затворе. В затворе с ротором – поворотной личинкой, чем больше упоров (от двух к трем, от трех к четырем), тем менее пригнанным может быть запирание. Главное – двигатель посильнее, затвор потяжелее…

Как быстро работает автоматика инерционки? Если говорить о «Бенелли», то пресловутые «пять выстрелов в секунду» означают темп стрельбы (теоретический) около 300 выстрелов в минуту. Для автоматического оружия это низкий темп стрельбы. Даже старый добрый «Браунинг автоматик 5» с длинным откатом ствола имел темп стрельбы/скорость перезаряжания (цикла) выше, чем «Бенелли». Только в уже упомянутом «Ремингтоне» 1100 скорость перезаряжания медленнее, чем в «Бенелли» и старом «Браунинге». Современные конструкции вроде «Беретты» 400 имеют куда более высокий темп стрельбы.

Что касается возвратной пружины, то размещение ее на трубке магазина считается более дешевым решением, чем размещение в прикладе, где она закрыта от внешнего воздействия. Хотя в турецких ружьях и такой узел загрязняется.

Но вернемся к современному виртуальному конструированию. Без описания, как работают двигатели, вы бы мало что поняли.

Сначала пришлось в цифровом виде описать процесс выстрела. Забавно, что для этого использовали физические/экспериментальные данные, полученные путем отстрелов в баллистической лаборатории «Бенелли». Для инерционного полуавтомата это означало «измерение следующих значений на оружии, взятом из серийного производства: давления в патроннике, силы отдачи на плече стрелка и смещения затвора и ружья». На основе собранных данных определили «удовлетворительную конфигурацию оружия». В цифровом виде – в моделях и расчетах проверяли «эффективность оружия с различными уровнями энергии: относительные перемещения/скорости затвора по отношению к оружию при различных давлениях (снаряжениях патрона). Под этот виртуальный макет уже создали «физический прототип» (в металле) – чтобы определить и откалибровать кинематические и динамические параметры приложения сил к разным элементам конструкции. Затем полученные результаты вновь виртуально оптимизировали и вновь построили физические прототипы (в металле) – для проверки надежности и долговечности оружия. На практике сократили количество прототипов в металле и количество тестов – отстрелов. Это удешевило разработку.

Процесс удешевления изменил также и отладку изготовленных ружей. Никто уже никуда не стреляет, разве турки. На «Беретте» для отладки Мод. 400 используют станок. Он моделирует приложение на ружьё и детали механизма сил, соответствующих нагрузке в 500 циклов стрельбы патронами в «тяжелом» снаряжении. Колесо крутится, рычаг затвора ходит туда-сюда и так 500 раз за две минуты. Детали пригнаны нагрузками и трением.