Поиск по этому блогу

суббота, 11 июня 2016 г.

Анатомия глушителя

Устройство глушителяПонимание природы звука выстрела открывает пути к уменьшению его уровня. Корректнее говорить именно об уменьшении, а не полной его ликвидации, поскольку сама физическая природа выстрела крайне затрудняет практическую реализацию такого требования.

И современное «бесшумное» оружие строго говоря, вовсе не бесшумное. Точнее было бы называть его, согласно английскому термину «noise suppressed»: оружием с «подавленным звуком выстрела». Тому существуют серьезные причины. Из уравнения идеального газа, а любой газ малой плотности ведет себя как идеальный, его давление равно температуре, умноженной на константу и деленной на объем. Отсюда следует, что для уменьшения давления надо увеличивать объем, понижать температуру или то и другое сразу.



Практически бесшумным можно считать выстрел с уровнем звука около 6 дБ. Расчеты показывают, что для получения соответствующего звукового давления требуется перед выходом пороховых газов в атмосферу довести их давление всего до 1,9 кГс/см2, а температуру при этом свести к каким-то 200°С.

Добиться подобных показателей в принципе возможно, но задача это непростая и весьма технически затратная. Между тем, более чем достаточно снизить уровень звука до 33 дБ, чтобы на тихой городской улице он не привлек внимания. К тому же сила звука меняется в соответствии с законом обратных квадратов, то есть она уменьшается пропорционально квадрату расстояния от его источника. Поэтому в сочетании даже с небольшой, порядка 100 метров дистанцией, в большинстве случаев хватит снижения звука до уровня выстрела из пневматического или хотя бы мелкокалиберного оружия.

Так или иначе, известно, что надо делать, чтобы в достаточной степени редуцировать звуковой эффект выстрела. Простейший способ — замкнутая расширительная камера, закрепленная надульном срезе оружия. У пороховых газов в этом случае появляется возможность до контакта с атмосферным воздухом предварительно расшириться внутри камеры. Элементарный пример такого глушителя — обычная пластиковая бутылка, примотанная скотчем к стволу. «Устройство» получится практически одноразовым, но вполне работоспособным, чем и пользуются, в частности,браконьеры в американской глубинке. Вдобавок, расширение и охлаждение пороховых газов в замкнутом объеме, делают глушитель расширительного, самого распространенного типа эффективным пламегасителем. К сожалению, чтобы быть работоспособной, расширительной камере нужно иметь объем, значительно превышающий объем канала ствола. Это приводит к росту габаритов и массы оружия.

Чтобы глушитель стал многоразовым, дальний от ствола торец каморы закрывают упругой мембраной с щелью для прохода пули. Пропуская ее, мембрана упруго растягивается, а следующие вслед за ней газы задерживаются внутри и с отставанием, медленно истекают из камеры в атмосферу. Но значительная часть газов опережает пулю и начинает истекать в атмосферу еще до того, как их давление успеет упасть в достаточной степени.

Иначе с двухмембранной схемой, в которой сразу за дульным срезом добавлена мембрана, препятствующая опережающему прорыву газов. Увы, долговечность упругих преград, как и в предыдущем случае, оставляет желать лучшего. Однако, используя в качестве таковых толстые сплошные пробки из натурального каучука, можно добиться живучести в 100-200 выстрелов, что все-таки открывает путь к практическому применению схемы.

Следующим шагом стали многокамерные глушители, в которых расширительный объем разделен на ряд последовательных камер перегородками — диафрагмами из кожи, пластика, картона, резины или металла. Соосные отверстия для прохода пули в жестких перегородках могут дополнительно перекрываться глухими «короткоживущими» мембранами из упругого материала. Перетекание газов из камеры в камеру еще больше затрудняется, они эффективнее теряют энергию, что сопровождается постепенным снижением их давления. Но за улучшение обтюрации приходится платить. Пуля, пробивая перегородки в свою очередь теряет скорость. И, главное, при этом ухудшается кучность стрельбы.

А теперь самое время вспомнить, что давление газа зависит не только от объема, но и от температуры. Конечно, раскаленные продукты сгорания пороха и без того отдают часть своего тепла стенкам камер глушителя, но этот процесс побочен и нецеленаправлен. Специально интенсифицировать теплопередачу несложно путем увеличения поверхности контакта. С этой целью в конструкцию глушителя включают особые полости, заполненные металлической (чаще — алюминиевой) стружкой или окружают сквозной центральный канал для пролета пули рулоном медной или латунной сетки (если глушитель многокамерный, то первые две камеры обычно оставляют свободными). Как и упругие мембраны, теплопоглотители время от времени требуют замены.

Кстати, сетка не только способствует охлаждению пороховых газов, но вдобавок рассекает и тормозит их поток. Здесь кроется целый спектр возможностей по повышению эффективности глушителей. Врывающиеся в расширительную камеру пороховые газы обладают еще и кинетической энергией, которую можно снизить, заставив их тем или иным образом совершать работу. Правда, попытки создания глушителей, в которых реализовывалось бы непосредственное совершение газами механической работы (сжатие пружин и т. п. ) до сих пор не увенчались заметными успехами. Зато менее прямолинейные решения получили широкое распространение. Выгоднее всего заставить пороховые газы бороться с самими собой. Для этого газовый поток отклоняют, поворачивают, пускают по спирали, всячески турбулизируют, разбивают на части и разворачивают навстречу самому себе. Его отражают от параболического рефлектора, в качестве которого выступает диафрагма соответствующей формы или передняя вогнутая стенка и сводят во взаимогасящем столкновении образовавшиеся волны. В итоге газы не только быстро теряют скорость, но и активнее охлаждаются за счет более интенсивного контакта с элементами глушителя.

Как нетрудно догадаться, наилучшие результаты дает сочетание в одной конструкции взаимодополняющих друг друга принципов глушения звука. Суммарный эффект при этом резко возрастает. Глушитель становится легче, уменьшаются его габариты, одновременно появляются и иные потенциальные возможности. Так, наклонные или конические перегородки не только организуют многокамерный объем и дополнительно завихряют газовый поток. Отклоняя его в стороны, они тем самым отводят большее количество газов из запульного пространства, препятствуя обгону ими пули и, следовательно, преждевременному прорыву в атмосферу. Кроме того, газовый поток можно раздробить и направить точно в нужное место. Например, в отсеки с теплопоглотителем. Благодаря целенаправленному управлению поведением продуктов сгорания открываются хорошие перспективы для неосесимметричных (или хотя бы несоосных каналу ствола) глушителей, а также глушителей интегрированного типа. Неосесимметричный глушитель, как бы смещенный относительно оси канала ствола вниз, не перекрывает прицельную линию, не заставляет целиться на глазок или поднимать прицельные приспособления, а интегрированный глушитель прочнее и не так сильно увеличивает габариты оружия.

На стыке физических принципов могут появляться и еще более оригинальные конструкции. В качестве примера можно назвать глушитель интерференционно-эжекционного типа. На первом этапе продукты сгорания попадают в расширяющийся конус, скрупулезно просчитанная конфигурация которого способствует возникновению сложной интерференционной картины гасящих друг друга звуковых волн. Далее газы вырываются в открытый с торцов цилиндрический канал. Первая же их порция резко эжектирует, отсасывает воздух из цилиндра. Возникает разряжение, то есть давление и температура внутри него падают. Смешиваясь с разряженным и охлажденным воздухом, пороховые газы в свою очередь уменьшают собственные давление и температуру. Полноценный глушитель такого устройства вряд ли возможен, а вот для «снижателя звука выстрела» данная схема весьма перспективна.

Простейший надульный глушитель
Простейший надульный глушитель

 1 — резиновая мембрана со щелью; 2 — расширительная камера; 3 — соединительная гайка

Многокамерный глушитель
Многокамерный глушитель

1 — камера; 2 — перегородка.

Двухкамерный эксцентрический глушитель
Двухкамерный эксцентрический глушитель
1 — камера; 2 — перегородка.

Глушитель с предварительным отводом пороховых газов из канала ствола
Глушитель с предварительным отводом пороховых газов из канала ствола
1 — отверстие в стволе с обратным клапаном; 2 — передняя многокамерная часть глушителя; 3 — задняя расширительная камера.

Многокамерный глушитель с теплопоглощающим наполнителем
Многокамерный глушитель с теплопоглощающим наполнителем
1 — гайка; 2 — проволочная сетка-погло­титель; 3 — межкамерные перегородки; 4 — распорные втулки; 5 — отвертсия в стволе

Глушитель с отклонением потока
Глушитель с отклонением потока

— внутренняя втулка с отверстиями;
— отклоняющие конусы; 3 — алюминиевая стружка-поглотитель; 4 — средняя втулка с перфорацией; 5 — наружная труба с щелевыми отверстиями

Глушитель с завихрением потока
Глушитель с завихрением потока
— корпус; 2 — завихряющие перегородки

Глушитель с разбиением потока
Глушитель с разбиением потока
1 — внутренняя втулка с перфорацией;
2 — винтовая спираль разбиения потока.

Глушитель с обтюрацией
Глушитель с обтюрацией
1 — распорная втулка; 2 —резиновый (эбонитовый) обтюратор; 3 — расширительная камера

Глушитель с рефлектором-отражателем
Глушитель с рефлектором-отражателем
1— параболический рефлектор; 2 — корпус; 3 — гайка; 4 — ствол.

Иногда обнаруживается, что, гася дульную звуковую волну, глушитель одновременно провоцирует обратный скачок давления, усиливая звук, порождаемый прорывом пороховых газов со стороны патронника (окна гильзовыброса). Свою лепту в звуковую картину, как уже упоминалось, вносит и соударение металлических частей оружия. И порой всего этого вполне достаточно, чтобы все усилия по обеспечению скрытности пошли прахом. Чтобы этого избежать, в особо «тихих» моделях оружия наряду с высокоэффективными (как правило, интегрированными) глушителями применяется жесткое замыкание (сцепление) затвора со стволом или ствольной коробкой. Конечно же, такое оружие сразу перестает быть автоматическим, требуя после каждого выстрела ручного отпирания и перезарядки. Но иногда это приемлемая цена за скрытность.

Все вышеописанное обеспечивает достаточный эффект лишь тогда, когда начальная скорость пули не превышает скорости звука. Иначе генерируемые пулей ударные звуковые волны сведут на нет конструктивные ухищрения. А ведь уже у пистолетов-пулеметов под наиболее распространенную в мире парабеллумовскую девятку, не говоря уж о более мощном оружии, начальная скорость пули зашкаливает за этот определяющий рубеж. Поэтому сначала приходится ее искусственно снижать. Для этого либо укорачивают ствол, либо сбрасывают «излишек» давления в канале ствола через отверстия в его стенках, либо уменьшают сам пороховой заряд. В качестве примеров можно привести соответственнонемецкий пистолет-пулемет «Хеклер-Кох» МП5 СД, английский пистолет-пулемет МК5 (Л34 А1) и выпускающиеся рядом производителей боеприпасы калибра 9 Пар с начальными скоростями пуль от 280 до310 м/с.

Во втором и третьем случае возникает вопрос обеспечения надежности работы автоматики при уменьшенном импульсе отдачи. Полностью снять его удается лишь изменением конструкции оружия (понижение массы подвижных частей, ослабление возвратных пружин).

Еще больше все усложняется, если возникает необходимость скрытно и точно поразить цель с дистанции, превышающей двести метров. С одной стороны, звук ослабляется самим расстоянием и глушить его вроде бы нужно в меньшей степени, а с другой — для такой задачи пистолет-пулемет уже не годится. Приходится обращаться к более солидному оружию. Укорачивать его ствол недопустимо из-за требований, предъявляемых к кучности боя, да и бесполезно при достаточно мощном патроне. Остается уменьшение порохового заряда. Отсыпать из гильзы большую его часть проще простого, только этого мало. Одновременно требуется увеличить массу пули и, как следствие, ее поперечную нагрузку, чтобы уменьшить потери скорости на траектории и хоть частично компенсировать катастрофическое падение эффективной дальности стрельбы (к тому же более тяжелая пуля труднее разгоняется и уменьшать навеску пороха понадобится меньше). В результате сильно изменяются как внешние, так и внутрибаллистические параметры оружия. И при стрельбе утяжеленной пулей с ослабленным пороховым зарядом из штатного ствола пуля может оказаться неустойчивой на траектории. А из-за того, что плотность заряжания (степень заполнения гильзы порохом) чрезвычайно снизится, обеспечить стабильность начальной скорости при стрельбе не удастся. Возрастет вероятность многочисленных осечек (практически неизбежных, стоит только пороху пересыпаться в переднюю часть гильзы).

По этим причинам в бесшумных винтовках используются специальные боеприпасы с тяжелыми пулями и гильзами с уменьшенным внутренним объемом (или снаряженными порохом с меньшей гравиметрической плотностью. Ну а следующей ступенью является самостоятельный, особо оптимизированный по всем параметрам боеприпас и спроектированное специально под него оружия. Этим путем пошли отечественные оружейники, когда создавали патроны СП-5, СП-6 и ряд образцов оружия, в которых эти боеприпасы были способны реализовать свои высокие характеристики.

В большинстве устройств глушения звука выстрела расширившиеся и охлажденные, потерявшие энергию пороховые и капсюльные газы в конечном счете стравливаются в атмосферу, и неважно как (либо следуя по пути движения пули, либо через специальные боковые отверстия). Очевидно, что радикальным подходом было бы полное предотвращение их контакта с воздухом. Первое решение, какое здесь напрашивается — это изначально запереть газы в стволе. Однако такое оружие стало бы не только однозарядным, но и трудным для перезарядки. Но заставить газы расширяться в переменно-замкнутом объеме можно и в толстостенной гильзе особой конструкции. Гильза в этом случае сама должна быть как бы сверхкоротким стволиком, в котором только и будет происходить разгон пули. Понятно, что на базе данного принципа дальнобойного оружия не создать. Ко всему, стреляная гильза после того как пыж-поршень вытолкнет пулю и заклинится в ее дульце, отсекая находящиеся под высоким давлением газы, будет требовать при обращении с ней повышенной осторожности. Но применительно к оружию ближнего боя такое решение позволяет достичь очень высоких показателей глушения звука выстрела, поскольку исключает все факторы, способствующие его появлению, кроме двух: взаимодействия между собой металлических частей оружия и сжатия пулей воздуха при ее движении по каналу ствола.

Подобные патроны доказали свою работоспособность на практике. Рассчитанное на них оружие помимо высочайшей бесшумности привлекательно еще и тем, что не нуждается в громоздких глушителях, которые увеличивают габариты и не всегда в лучшую сторону меняют баланс оружия. Съемные глушители при установке нарушают работу автоматики в системах с подвижным стволом и непредсказуемым образом смещают среднюю точку попадания. Глушители плохо переносят механические нагрузки, а их чистку, особенно при сложной внутренней конфигурации не назовешь легким занятием.

При интенсивной, тем более автоматической стрельбе эффективность любого современного глушителя быстро падает из-за нагрева. Отдельной сложной задачей является создание глушителей для гладкоствольного оружия. Основная сложность заключается в дисперсности метаемого снаряда. Нарушение внутри обычного многокамерного глушителя целостности столбика дроби или картечи грозит бедой. Во избежание приходится как минимум помещать снаряд в прочный пластиковый контейнер.

Однако глушители привычной уже конструкции доказывают свое право на существование не в последнюю очередь тем, что в принципе позволяют любому стандартному оружию придать свойства бесшумного. Тем более, что и у принципа запирания газов в гильзе есть свои недостатки и ограничения. Помимо сложной и нестандартной технологии производства, требуемой для спецпатронов, они плохо сочетаются даже с самой простой схемой автоматики. Конечно, можно ограничиться и револьверами, в противном случае конструктору придется всерьез поломать голову. Так, в до сих пор уникальном отечественном пистолете «Вул» (автоматика со свободным затвором) пришлось предусмотреть подвижный (при неподвижном стволе) патронник. Решение интересное, оригинальное, но принятое "не от хорошей жизни".

Без всякого сомнения, на одновременное существование имеют право и различные типы бесшумного оружия, и виды глушителей, поскольку они дополняют друг друга по свойствам и назначению.

Комментариев нет:

Отправить комментарий