Явища, які виникають під час пострілу
Від удару ударника по капсулю, зачиненого в патроннику патрона, відбувається вибух ударного складу. Полум’я від капсуля через запалювальні отвори на дні гільзи проникає до порохового заряду та запалює його. При згоранні порохового (бойового) заряду утворюється велика кількість сильно нагрітих (до 3000оС) газів, які створюють у каналі ствола високий тиск на дно кулі, дно та стінки гільзи, а також на стінки ствола та затвор.
Під тиском порохових газів куля зміщується з місця та врізається оболонкою в нарізи каналу ствола. Тиск газів, який потрібен для цього, називається тиском форсування. Оскільки нарізи проходять по стінках ствола гвинтоподібно (в’ються зліва вгору направо), то куля, врізаючись у них, набуває обертального руху, порох продовжує горіти, при цьому збільшується кількість газів та їх об’єм. Куля просувається по каналу ствола, неперервно нарощуючи швидкість, та виштовхується назовні за напрямком осі каналу ствола1.
Унаслідок тиску газів на стінки гільзи та ствола відбувається розтягування останніх, і гільза, щільно притискаючись до патронника, перешкоджає прориву порохових газів у бік затвора. Одночасно під час пострілу тиск газів на дно гільзи викликає рух зброї (ствола) назад, а також виникає коливальний рух (вібрація) ствола та відбувається його нагрівання. Розпалені гази та частки незгорілого пороху, які витікають з каналу ствола слідом за кулею, під час пострілу разом з повітрям утворюють полум’я та ударну хвилю; остання є джерелом звуку під час пострілу.
Приблизно 25-35 % енергії, яка виділяється під час згорання порохового заряду, витрачається на надання кулі поступального руху (основна робота); 15-25 % енергії – на виконання другорядних робіт (врізання та подолання тертя кулі під час руху по каналу ствола; нагрівання стінок ствола, гільзи та кулі; переміщення рухомих частин зброї, газоподібної та незгорілої частин пороху); близько 40% енергії не використовується та втрачається після вильоту кулі з каналу ствола.
Періоди пострілу
Постріл триває від 0,001 до 0,06 с. Розрізняють читири послідовні періоди (рис. 1.1):
попередній;
перший, чи основний;
другий;
третій, або період після дії газів.
Попередній період триває від початку горіння порохового заряду до повного врізання оболонки кулі в нарізи ствола. Протягом цього періоду в каналі ствола створюється тиск газів, необхідних для того, щоб зсунути кулю з місця та подолати опір її оболонки врізанню в нарізи ствола. Цей тиск називається тиском форсування; він досягає 250-500 кг/см2 (300 кг/см2 у стрілкової зброї під патрони зразка 1943 р.) залежно від конструкції нарізів, ваги кулі та міцності її оболонки.
Рис.
1.1 Періоди пострілу:
0 – попередній; 1 – перший, або основний; 2 – другий;
3 – третій, або період після дії газів
Перший, чи основний, період триває від початку руху кулі до моменту повного згорання порохового заряду. У цей період горіння порохового заряду відбувається в об’ємі, що швидко змінюється. На початку періоду, коли швидкість руху кулі по каналу ствола ще невелика, кількість газів збільшується швидше, ніж об’єм закулевого простору (простір між дном кулі та дном гільзи), тиск газів швидко підвищується та досягає найбільшої величини (наприклад, у стрілецькій зброї під патрони зразка 1943 р. – 2800 кг/см2)1. Цей тиск створюється в стрілецькій зброї під час проходження кулею 4-6 см шляху. Унаслідок різкого збільшення швидкості руху кулі об’єм закульного простору збільшується швидше, ніж притік нових газів, тиск починає знижуватися, у кінці періоду він дорівнює приблизно 2/3 максимального тиску. Швидкість руху кулі постійно зростає і наприкінці періоду досягає приблизно ¾ початкової швидкості. Пороховий заряд повністю згорає до того, як куля вилетить з каналу ствола.
Другий період триває від моменту повного згорання порохового заряду до моменту вильоту кулі з каналу ствола. З початком цього періоду притік порохових газів зупиняється, однак сильно стиснуті та нагріті гази розширюються та спричиняють тиск на кулю, збільшуючи швидкість її руху. Зниження тиску в другому періоді відбувається досить швидко і біля дульного зрізу – дульний тиск – становить у різних зразків зброї 300-900 кг/см2. Швидкість кулі в момент вильоту її з каналу ствола (дульна швидкість) трохи менша від початкової швидкості.
У деяких видів стрілецької зброї, особливо коротко-ствольних (наприклад, пістолет Макарова), другий період відсутній, оскільки повного згорання порохового заряду до моменту вильоту кулі з каналу ствола фактично не відбувається.
Третій період, або період післядії газів, триває від моменту вильоту кулі з каналу ствола до моменту зупинки дії порохових газів на кулю, 10-15 см від ствола. Протягом цього періоду порохові гази, які витікають з каналу ствола зі швидкістю 1200-2000 м/с, продовжують діяти на кулю та передають їй додаткову швидкість. Найбільшої (максимальної) швидкості куля досягає в кінці третього періоду на відстані кількох десятків сантиметрів від дульного ствола. Розпалені гази, що витікають з каналу ствола слідом за кулею, потрапляючи в повітря, утворюють полум’я та ударну хвилю, яка є джерелом звуку під час пострілу.
Третій період закінчується в той момент, коли тиск порохових газів на дно кулі буде врівноважений опором повітря.