Осыпь под контролем
О баллистике дробового выстрела известно, пожалуй, почти всё. В распоряжении любознательного читателя имеется множество статей, авторитетных мнений от простейших пояснений в охотничьем минимуме, до рассказов, так называемых, «бывалых» где-нибудь у лесного костра.
Если очень кратко, то после воспламенения заряда в стволе, в области патронника и снарядного входа возникает огромное давление пороховых газов (600-1200 бар), которое разгоняет дробовой снаряд, картечь или пулю до 350-400 и более м/с обеспечивая необходимую резкость поражения цели на соответствующих дистанциях.
Среди многочисленных характеристик выстрела дробью особый интерес вызывает, пожалуй, кучность боя ружья. Интерес этот вполне закономерен, поскольку от кучности зависит дальность эффективного выстрела.
Конечно, никто не желает, чтобы весь заряд, состоящий порою из 150-200 дробин, влетел бы в середину селезня, например, или даже в зайца. То есть, и у желаемой кучности имеются разумные пределы. Более того, существуют множество традиционных охот, требующих широкую осыпь дробью на сравнительно небольших дистанциях. Однако, гарантированно достать дичь несколькими дробинами на достаточно дальнем выстреле было бы всегда кстати. Над решением этой задачи оружейный мир работает постоянно и результаты такой работы всем известны.
Знание всех действительных причин разлета дроби позволило бы успешно работать над их устранением, или, вернее, над оптимизацией этого явления в зависимости от потребностей конкретной стрельбы.
В литературе сказано, что разлёт снаряда дроби происходит в результате следующих общеизвестных факторов:
1. Рассеивание массы дробового снаряда попутной струёй газа и пыжами после вылета из ствола. То есть влияние газовой струи.
2. Разброс за счет преодоления сопротивления дробового пыжа и воздуха в начальной стадии полета дроби.
3. Деформация дроби от удара пороховым пыжом, от контакта между собой, от истирания о стенки ствола. Одним словом, деформация, которая в воздухе является причиной отклонения потерявших шаровую форму дробин от первоначально заданной траектории.
И это, пожалуй, всё. Нет, есть ещё, конечно же, такие факторы как, качество оружия, боеприпасов, нарушение технологических процессов при изготовлении патронов и т.д. Всё это, конечно, влияет на кучность боя, но это не связано с нормальной баллистикой и потому совсем другая тема. В своих рассуждениях мы будем исследовать поведение дроби в условно идеальном стволе при использовании качественных патронов.
Для получения плотной и ровной осыпи на максимальной дистанции выстрела было придумано множество хитроумных способов заряжания. Дробь помещали в специальные контейнеры-концентраторы, располагали дробинки столбиком друг над другом, пересыпали крахмалом, даже связывали крупную дробь–картечь. Все эти контрмеры на практике оказываются малоэффективными. И это очень странно, ведь они, казалось бы почти полностью устраняют воздействие упомянутых выше трех факторов: Согласитесь, что помещенный в современный полиэтиленовый контейнер дробовой снаряд о стенки ствола не трется и пороховыми газами не разбивается. При запрессовке патрона «звездочкой» дробового пыжа вообще нет, а изготовление дроби из твердых сплавов и, например, пересыпка её крахмалом значительно уменьшают деформации от любых контактов, либо вообще делают дробь недеформируемой.
Тем не менее, даже абсолютно сферическая, например стальная, дробь всё равно почему-то не летит кучей в одну точку, а рассеивается во все стороны. Приходится признать, что при прочих равных условиях только специальное дульное устройство — чок эффективно заставляет концентрироваться дробовой сноп к центру мишени.
С днем рождения, мистер Чок
В своё время ружья были куда более длинными, чем те, что привычны современному охотнику. Длинные ружья почему-то били кучнее. Причины этого — разговор отдельный. Уважаемый оружейник В. Е. Маркевич по этому поводу выдвигал такую гипотезу: улучшенный бой длинных стволов прошлого был связан с использованием мягких сталей, когда в большей части, до 2/3 длины, от давления ствол подвергался некоторому раздутию, тогда как, сохранившая «правильный канал» дульная часть, служила в качестве своеобразного чока. («Охотничье и спортивное стрелковое оружие». В. Е. Маркевич. Полигон. 1995 г. 243)
Возможно таким способом, а может быть иначе, в конце концов изобрели различные дульные сужения, вместе с изготовлением нового пороха это дало возможность укоротить стволы ружей до современных стандартов не в ущерб качеству боя.
О точном времени появления чока, а тем более об авторе этого изобретения, даже об авторе идеи, достоверных сведений по-видимому не найти. К. В. Мартино, например, полагал, что в тридцатых годах прошлого века в США появилась идея дульных насадок. ( «Охота и Охотничье хозяйство» 1987 г. № 6. «Дульные насадки»).
Десятью годами раньше не менее известный авторитет в области баллистики дробовых ружей Д. Поляков утверждал, что стволы с дульными сужениями были получены опытным путем в результате деятельности оружейников по улучшению кучности боя ружей. При этом автор полагает, что такие стволы с дульными сужениями почти одновременно появились в ряде стран где-то в конце XIX века. Именно в этот период лучшие оружейники России, Чехии, Англии, Бельгии и США начали изготавливать отдельные шомпольные ружья с дульными сужениями. В то же время Поляков приходит к выводу, что большинство зарубежных авторов приписывают изобретение чока американскому профессиональному охотнику и оружейному мастеру Ф. Кимблу, который лучше других разрекламировал свой патент и утвердил себя в качестве первооткрывателя. («Охота и охотничье хозяйство 1978 г., № 3, Д. Поляков, «Дульные устройства».)
А что считать чоком?
В зависимости от назначения оружия, а также от предпочтений и традиций страны изготовителя, встречаются разнообразные профили (формы) дульных устройств и сужений. В частности, делают, например, простой конус сужения различной длины и крутизны, встречаются параболические и даже сферические сужения, с переходом в цилиндрическую дульную часть ствола уменьшенного диаметра, или без таковой. При этом простой конус характеризуется как наименее эффективный.
Некоторые авторы под собственно чоком предлагают понимать цилиндрическую часть ствола после сужения, которая, как они полагают, обеспечивает кучность дробовой осыпи, что, конечно же неверно. Например, существует и прекрасно действует, так называемый, «поличок» (регулируемое дульное сужение) у которого никакого горизонтального цилиндрического выходного участка не предусмотрено. Без цилиндрических участков изготавливаются и стационарные чоки, используемые, например, в японских и американских дробовиках. И их эффективность подтверждена практикой.
Было бы, пожалуй, правильнее признать, что если мы говорим о дульном сужении (чоке), как о специальном приспособлении, независимо от того, является ли оно сменным, регулируемым или постоянным, то под этим устройством следует понимать всю совокупность деталей: и собственно сужение (конус, порабола, сфера), и цилиндрический участок дульного выхода, если он есть, и даже расширительную камеру, о которой будет сказано чуть позже.
Как это работает?
Д. Поляков сообщает, что «не смотря на столетнюю давность, каких-либо математических обоснований и расчетов дульных сужений пока нет». И в самом деле, ни в одном из современных охотничьих справочников, сборников, наставлений и «минимумов», которые я имел возможность изучить, таких сведений не приводится.
В наиболее доступной литературе о действии дульного чока чаще всего говорится только в смысле предназначения, то есть, для повышения кучности боя мелкой дробью на предельные дистанции, а вот о механизме работы этого устройства либо не говорится ничего, либо предлагаются довольно сомнительные пояснения:
В. Е. Маркевич, например, полагал, что пороховой пыж, ударяясь в чоковое сужение, несколько задерживается и отстаёт от дробового снаряда, поэтому удар газов по вылетевшей из ствола дроби действует с запозданием и это способствует кучности боя. (Охотничье и спортивное стрелковое оружие. В. Е. Маркевич. Полигон. 1995 г. 237).
Или вот интересное мнение В. Н. Трофимова. Он считает, что дульное сужение предназначено «для вытяжки дробового снаряда, способствующей его компактному полету в воздушном пространстве.» (Охотничье оружие. Устройство, неисправности, уход. М. Даирс. 2000 г. Стр. 62.)
Не ставлю перед собой задачи опровержения. Но есть основание утверждать, что под воздействием давления выстрела, в том числе и в дульной части ствола, весь снаряд, вся совокупность пыжей и дроби, не отставая и не задерживаясь, вылетают одномоментно единым снарядом. А действующее сзади давление сжимает и уплотняет – это безусловно, продавливает через дульное сужение – обязательно, но оно не позволит что-либо «вытянуть». Впрочем, возможно, автор имел в виду что-то иное, и возникло недопонимание. Так или иначе, вряд ли все это именно так влияет на кучность боя. И для подтверждения, пожалуй, следует вспомнить российскую практику изготовления ружей с регулятором кучности в виде преддульной расширительной камеры, где сужения калибра ствола вообще нет. Регулируемый вариант такого устройства был разработан и изготовлен в СССР в нескольких ружьях МЦ 21-12П по авторскому свидетельству №164217. (С. Шейнин, И. Корпейчиков. Дульные втулки и насадки. «Охота и Охотничье хозяйство», 1991г.).
О стационарном варианте, называя его расточкой стволов в преддульной части, упоминает и Д. Поляков в своей статье о дульных устройствах. («Охота и Охотничье хозяйство», №3 за 1978 г.)
Пыжи здесь задерживаться не могут и дробовой снаряд не «вытягивается», однако и это преддульное устройство действует весьма эффективно.
Скрытая сила
Таким образом, дульные сужения стволов дробовых ружей имеют различные формы; выполняются как с цилиндрическим участком, так и без него; предназначены для увеличения кучности и, как следствие, дальности эффективного боя ружья дробью. Значит, казалось бы, они призваны нейтрализовать именно те изложенные выше факторы выстрела, которые, как принято считать, рассеивают дробовой снаряд.
И тут возникает парадоксальный вопрос: а вообще может ли дульное сужение исключить или уменьшить возникновение этих трех причин рассеивания дроби? К силе первичного удара по дроби при выстреле дульная часть ствола вообще не имеет никакого отношения. На контакт дроби со стенками ствола она не влияет. Даже наоборот, если имеется дульное сужение, то дробь имеет причину деформироваться ещё больше, преодолевая его. Дальше больше: дульное сужение как препятствие, оказывает дробовому снаряду дополнительное кратковременное сопротивление, которое закономерно вызывает всплеск давления пороховых газов в преддульной части. Такой всплеск тем значительнее, чем больше заужен ствол. То есть, покидая канал ствола после чока, снаряд получает удар повышенного давления, а значит и дополнительный импульс для рассеивания. Кстати, для нейтрализации именно этого вредоносного фактора производители оружия стали применять предчоковые отверстия в стволе.
Итак, перечисленные три фактора, конечно, увеличивают рассеивание дроби, но ни отдельно, ни в совокупности не являются основной, а тем более единственной причиной разлета. Дульное сужение не влияет на них, а это значит, что его механизм действует иначе и нейтрализует еще какую-то иную, возможно даже главную, причину разлета дробин после выстрела.
Поиск истины
Упоминая о дульных сужениях, все авторы отмечают, что наиболее эффективно концентрируется именно мелкая дробь. Чем крупнее она, тем слабее проявляется действие чока, а при стрельбе наиболее крупными номерами, особенно картечью, дульное сужение вообще даёт противоположный эффект.
Это подводит к выводу, что чок действует правильно, если снаряд представляет из себя условно однородную массу из многочисленных мелких шаровидных элементов и почему-то утрачивает свою эффективность, когда снарядом будет совокупность самостоятельных крупных тел.
Учитывая это рискну предложить иную версию причин разлета мелкой дроби.
С момента воспламенения пороха и фактически до вылета из ствола дробовой снаряд оказывается зажатым между двумя силами. Одна из них – давление пороховых газов. Выталкивающая сила, придающая снаряду ускорение, заставляющая преодолевать все препятствующие тому явления. Условно её можно обозначить, или назвать, как «давление выстрела» (Д.В.)
Вторая состоит из сил инерции статического покоя, трения, сопротивления воздуха в стволе и тому подобного. Все то, что как раз снаряду необходимо преодолеть. Всю совокупность этих сил можно условно назвать – «давление сопротивления» (Д.С.)
При этом, процесс такого воздействия под давлением около 600-1200 бар закономерно вызывает в массе снаряда весьма значительное внутреннее сжатие, которое действует как на отдельные дробинки, деформируя каждую из них, так и на весь снаряд в целом, создавая в нем внутреннее напряжение.
Это сжатие дробового снаряда сопровождается возникновением сил разлета (С.Р.), направленных в разные стороны от центральной оси ствола и прижимающих дробь к его стенкам. Пока снаряд движется в стволе эти силы нейтрализуются его прочностью. Совершенно очевидно, что по размеру они не постоянны и не равномерны, изменяются в зависимости от внутреннего давления выстрела, то есть, максимальны в районе снарядного входа и уменьшаются в процессе движения дроби к дульному срезу. Кроме того, внутри самого снаряда дробинки, расположенные в центре по оси ствола, по-видимому, находятся вне зоны действия сил разлета и подвергаются только собственному внутреннему сжатию. Значение этих сил зависит также и от высоты столбика дроби, достигая максимального размера в районе порохового пыжа.
При прохождении чока всплеск внутреннего давления выстрела закономерно вызывает аналогичный всплеск и внутри снаряда, а значит и соответствующий рост сил разлета.
Как только снаряд покидает ствол, после преодоления дульного среза, немедленно падает, просто исчезает, давление выстрела и, частично, давление сил сопротивления. Исчезают, например, противодействовавшая ускорению, сила статического покоя и сила трения о стенки ствола. Сила давления выстрела преобразуется в кинетическую энергию полета и распределяется между отдельными поражающими элементами (дробинками), каждый из которых за счет полученной энергии самостоятельно преодолевает сопротивление воздуха по своей собственной траектории.
В этот же момент, мгновенно, исчезает сдерживающая сила стенок ствола, а сохранившаяся в виде инерционного импульса центробежная сила разлета также преобразуется в кинетическую энергию и, воздействуя уже на каждую дробинку в отдельности, вызывает их разлет в стороны с какой-то начальной скоростью, то есть, отклонение от центральной траектории полета. Ну и конечно же, к механизм этого отклонения примешивается и множество тех факторов, о которых мы говорили: удар газами, пыжами, сопротивление воздуха, утрата сферической формы и т.п., что сильно усложняет его. В конечном итоге каждая дробинка летит по направлению вектора составляющих сил. Расположенные в центре снаряда по оси ствола, направляются в середину мишени, прямо в цель, а расположенные ближе к стенкам ствола в зависимости от своего местоположения поражают периферические части круга, то есть, образуют дробовой «сноп» рассеивания
Поэтому разброс больше в коротких стволах с высоким дульным давлением выстрела и кучность выше, если стрельба производится из длинного ствола при относительно невысоком давлении вылета дроби.
От слов к делу
Чтобы наглядно подтвердить это предлагаю результаты двух экспериментов. Специально для них была изготовлена дробь «сечка», которая, как известно, имеет неправильную форму, сильно отличающуюся от традиционной шаровидной дроби. Средняя масса ее составила около 0,16 – 0,18 гр., то есть, как дробь пятого номера.
«Сечкой» и фабричной твердой дробью были заряжены патроны, по десять штук каждого вида. Заряжались они очень тщательно, при этом фабричная дробь максимально защищалась от деформаций с использованием амортизаторов, контейнеров и пересыпки крахмалом.
Стрельба производилась из цилиндрического ствола в большие листы бумаги так, чтобы все дробинки снарядов обязательно попадали в цель.
После подсчетов оказалось, что бой «сечкой» даже кучнее – круг полного рассеивания немного, но меньше. Связано это, наверное, с тем, что неправильная угловатая дробь в своей массе при сжатии менее подвижна (текуча) и за счёт этого в стволе снижаются центробежные силы разлета. Однако, в отличии от круглой, сечка ложится в цель очень неравномерно. Беспорядочно образуются большие «окна», сгущения и даже пулеподобные слипшиеся сгустки. Видимо, именно это обстоятельство в своё время вытеснило сечку из арсенала охотников.
Для второго эксперимента было изготовлено специальное приспособление: На некотором, достаточном для сброса давления, расстоянии от ствола была установлена короткая трубка, внутренний диаметр которой на несколько миллиметров больше ружейного калибра.
Поскольку трубка не устраняет воздействия попутной струи газов и пыжей, не только не уменьшает степень деформации отдельных дробин, но закономерно даже увеличивает её, следовало ожидать, что после пролета через «трубу» разброс будет никак не меньше контрольного. Однако, сравнительная стрельба показала, что радиус максимального разлета уменьшился более чем вдвое.
На основании полученных результатов рискну еще раз заявить, что деформация дроби при выстреле, воздействие пыжей и попутной газовой струи, не являются основной причиной рассеивания дробового снаряда.
Если механизм разлета дроби определен нами в достаточной мере, то можно порассуждать теперь и над механизмом работы дульного сужения по нейтрализации этих самых центробежных сил разлета.
Как это работает на самом деле
Прежде всего, следует вспомнить, что собственно представляет собой дульное сужение. Фактически это препятствие в дульной части ствола в виде кругового уступа различной высоты, формы и крутизны. Независимо от указанных характеристик периферический слой дробового снаряда, проходя через чок, резко изменяет направление движения. Получается мгновенный импульс сжимающей силы к центру, то есть, в направлении противоположном центробежным силам разлета. В определенном смысле происходит рикошет дроби к центру. Сила этого рикошета инерционно сохраняет своё влияние на некотором расстоянии после прохождения чока и дульного среза ствола. Чем больше крутизна сужения, тем значительнее эта сила погашает центробежные силы разлета, а значит и уменьшает разлет дробин, обеспечивает соответствующую кучность боя. Зависит крутизна, прежде всего, от размера чока и от его формы. При прочих равных условиях, параболическая форма обеспечивает большую крутизну.
Если принять во внимание указанный механизм действия, то цилиндрический участок дульной части ствола, казалось бы, вообще не имеет смысла. Более того, в этом участке закономерно затухает импульс рикошета от дульного сужения и если этот цилиндр, сделать достаточно длинным, то он восстановит механизм действия центробежных сил. Только теперь уже их погашения силами рикошета не будет. Разлет восстановится да ещё и в условиях высокого дульного давления.
На основе рассмотренного процесса становится понятным и принцип действия преддульной расширительной камеры Тульского оружейного завода («Охота и Охотничье хозяйство», №2 за 1991 г. С. Шейнин, И Корнейчев, «Дульные втулки и насадки».), где периферический слой дроби, начиная свой разлёт в пределах увеличенного диаметра камеры, рикошетит от преддульного конуса, который возвращает расширение в прежний калибр.
Такое устройство действует аналогично обычному чоку, однако не уменьшает нормального диаметра ствола, а значит, не препятствует стрельбе крупной картечью и даже калиберной пулей.
Предчоковые отверстия — не ДТК
Предназначение предчоковых отверстий-компенсаторов тоже становится понятно. Зачастую предполагается, что такие отверстия делают в целях снижения отдачи, ну а кучность боя повышается попутно. Но, видимо, все наоборот. Главным положительным последствием отверстий является устранение предчокового всплеска давления и его разбрасывающего эффекта. Побочно снижается и отдача, что приятно, конечно же. Но этот эффект не так уж и силен. Для снижения отдачи применяются куда более эффективные дульные тормоза-компенсаторы.
Современные пороха рассчитаны на максимальное сгорание в начальной стадии выстрела. Максимальный разгон снаряда осуществляется в пределах начальных 60-65 см. Дальнейшее возрастание скорости в последующих 10-15 сантиметрах несущественно. Так что для повышения кучности, а следовательно и эффективности стрельбы ими вполне можно пожертвовать, что и делается при помощи предчоковых отверстий.
Для того чтобы проверить эффективность таких отверстий тоже был проведен эксперимент.
Тщательно и однообразно дробью № 5, без применения каких-либо «укучнителей» были заряжены два десятка патронов. Половина выстрелена из обычного ствола. Результаты зафиксированы на бумажных мишенях с подсчетом угодивших в соответствующий круг дробин. Затем в преддульной части этого же ствола были просверлены несколько десятков мелких отверстий общей площадью, равной площади дульного среза. Остальные патроны были расстреляны через такой ствол и показали очевидное увеличение кучности боя на 6-7%. А вот сколько-нибудь заметного уменьшения резкости или отдачи при стрельбе замечено не было.
Языком цифр
Ранее уже упоминалось авторитетное мнение Полякова о том, что несмотря на более чем столетнюю давность, каких-либо математических обоснований и расчетов дульных сужений пока нет.
Конечно, это не означает, что таких исследований вовсе не проводилось. Пожалуй, все те многочисленные, разнообразные по форме, нередко сложнейшие по конструкции дульные устройства с переменными регулируемыми характеристиками появились и разрабатываются сейчас не только на основании практических проб и ошибок. Просто производители оружия предлагают потребителям готовый результат своей деятельности. Даже если они проводили какие-то расчеты, то в том, чтобы публиковать ход своих технических изысканий они не находят смысла. В самом деле, глубинное понимание всех процессов рассматриваемого явления для большинства пользователей вовсе не требуется. Тот факт, что мы порою слабо представляем себе как что работает, не препятствует использованию достижений современной техники. Однако, знание некоторых общих принципов может оказаться полезным для повышения качества применения.
Касаясь рассматриваемого вопроса, многие авторы однозначно утверждают, что степень сужения обязательно соотносится с калибром ствола в том смысле, что миллиметровый чок для ружей двенадцатого или, например, двадцатого калибров вовсе не одно и то же. Условные понятия: четверть, половина, три четверти чока, полный или усиленный чок для разных калибров будут иметь разные фактические значения.
Уже говорилось, что дульное сужение, это, прежде всего, своеобразное препятствие на пути движения дробового снаряда. Наличие такого препятствия является причиной возникновения повышенного давления, и чем больше сужение ствола, тем значительнее скачок давления.
Усиленный чок для двенадцатого калибра с диаметром ствола 18,4 мм – это уменьшение площади сечения с 265,8 до 230,9 мм2, или на 13,1%.
Для двадцатого калибра сужение на 1,25 мм составляло бы 15,5 % площади сечения, для 32-го, соответственно, — 19 %, а для 410-го калибра означало бы уменьшение выходного отверстия почти на четверть, то есть, на 23 %. Разумеется, выстрел из такого ствола 32-го, а тем более 410-го калибра, был бы, пожалуй, опасен для самого стреляющего.
Если для примера принять, что сужение на 1,25 мм (13,1%) в 12 калибре создает предел максимального допустимого давления, то усиленный чок с таким значением возможен только в двенадцатом калибре. Понятию усиленный чок для 28 и даже для 20 калибра соответствовало бы сужение в 1 мм, поскольку площадь сечения уменьшалась бы на почти предельные 13,8 и 12,5% соответственно. Но всё это вовсе не означает, что уменьшение диаметра для 410-го калибра на 0,69 мм (а это 13%) будет концентрировать заряд дроби также эффективно, как это делает усиленный чок в двенадцатом калибре.
Дело в том, что при прочих равных условиях наиболее заметно дульное сужение действует при стрельбе мелкой дробью. К слову отметим, что все справочные публикации размер (номер) дроби соотносят с размером предполагаемой дичи. Лису, зайца рекомендуется бить очень крупной дробью, ну а рябчика или бекаса, например, самой мелкой. Однако и в зависимости от диаметра ствола это понятие также является относительным. Дробь № 3 с диаметром в 3,5 мм для 12 или 16 калибров может быть отнесена к категории мелкой, поскольку в один ряд уложится до 20 штук, тогда как в 410-м она разместится всего-то по семь штук в ряду, то есть, как шестимиллиметровая картечь в двенадцатом калибре. И в таком случае дульное сужение крупного калибра воздействует на снаряд дроби как на единую массу мелких составляющих, а в малом калибре такая дробь проходит через чок в качестве отдельных и самостоятельных поражающих элементов наподобие картечи.
Сравнивая эффективность того или иного ружья, необходимо соотносить не только степень дульного сужения и его форму, но и калибр по отношению к размеру используемой дроби.
Если, например, для двенадцатого калибра в качестве мелкой условно можно принять дробь № 1 и, разумеется, ещё более мелкую, которая составляет 4,7 % от площади сечения ствола, то для 410-го этому соотношению будет соответствовать дробь № 8, для 32-го калибра – дробь № 6, которые имеют такое же процентное отношение к площади сечения ствола соответствующего калибра.
Можно предположить, что при прочих равных условиях только с использованием соответствующих калибру номеров дроби, следует ожидать сопоставимую эффективность одинаковых чоков.
Подведем некоторые итоги
Дульное сужение служит нейтрализатором сил, вызывающих разлёт дроби. Чем выше преддульное давление выстрела, тем значительнее эти силы и тем более сильный чок требуется для их погашения. То есть, в этом процессе взаимосвязаны множество факторов.
Повышенное давление разбрасывает дробь, а зависит оно от величины заряда пороха, от массы снаряда, высоты столбика дроби, длины ствола, качества его внутренней обработки и т.д. Известно, например, что патроны «магнум» дают более широкую осыпь, видимо как раз потому, что в них используют усиленные заряды пороха, увеличенные навески дроби, фактически вдвое увеличивающие рабочее давление выстрела.
Так же бесспорно, что укороченные стволы «грешат» более раскидистым боем. Это объяснимо неравномерностью распределения давления по длине ствола. Резко возрастая в начальной стадии выстрела до своего максимального значения, это давление закономерно снижается вслед за разгоняющимся снарядом и достигает на выходе какого-то минимального значения. Если, например, укоротить ствол до длины, где развивается максимальное давление, то снаряд дроби будет покидать ствол именно в этих условиях и центробежные силы разлёта будут иметь максимальное значение.
Современная промышленность иногда предлагает охотникам довольно привлекательные «обрезы», такие как ИЖ-43К, например, или все крупнокалиберные разновидности «Сайги», и даже специальные изделия для выживания лётчиков и космонавтов. Но если планируется использовать это оружие на серьёзной охоте со стрельбой на стандартные 35-40 м, то проблему необходимой кучности приходится решать с помощью специально разработанных «быстро действующих» боеприпасов с одновременной установкой усиленных чоков.
Многие нарекания в адрес «Сайги» 20-го и 12-го калибров, чаще всего, связаны с тем, что специальных боеприпасов не разработано, а стандартные, то есть, предназначенные для длинноствольных ружей, достойных результатов дать не могут. Именно поэтому защитники чести этих популярных у нас полуавтоматов довольно часто ссылаются не только на возможность определенного «тюнинга», но и на самостоятельное грамотное снаряжение специальных патронов.
О чоках — расчетливо
Таким образом, давление, начальная скорость и величина дульного сужения находятся в некоторой зависимости и только при их точном соответствии может быть получена хорошая кучность.
Условно, для иллюстрации самого принципа, представим выстрел из цилиндрического ствола с начальной скоростью в 400 м/с и предположим, что на стандартном расстоянии в 35 м скорость дроби снизится до 300 м/с, то есть средняя скорость полёта составит 350 м/с. Простейший арифметический расчёт позволяет определить время полёта дроби на эту дистанцию, — 0,1 с.
На принятой нами дистанции максимальный разлёт дробовой осыпи составит, например, 1,5 м, то есть, за 0,1 с крайняя дробь успевает преодолеть от центра к периферии 0,75 м.
Определим среднюю скорость разлета периферийных дробин: 0,75 м делим на 0,1 с и получаем 7,5 м/с. Это средняя скорость. То есть, начальная – вообще равна нулю, затем, под воздействием импульса сил разлета происходит разгон до какой-то максимальной скорости, после чего торможение в воздухе и какая-то конечная скорость разлёта в момент встречи с мишенью.
Для примера предположим, что максимальная скорость разлёта составляет ровно 10 м/с, что, впрочем, наверное, недалеко от истины. Чтобы нейтрализовать разлёт, необходимо, чтобы дульное сужение обеспечило встречную «центростремительную» силу, способную мгновенно разогнать дробь до 10 м/с. В таких условиях встречные силы погасят друг друга и теоретически вся дробь будет направлена в центр мишени.
Снабдим наш ствол простым коническим сужением в 1 мм с длинною конуса 20 мм. Примерно так и выглядит «полный чок» в наших крупнокалиберных ружьях. Пересчитаем эти исходные величины в метры, тогда 1 мм это 0,001 м, а 20 мм, соответственно, равны 0,02 м.
Дробь, движущаяся со скоростью 400 м/с, расстояние 0,02 м преодолеет всего за 0,00005 с, то есть, именно за это время, двигаясь по конусу чока к центру ствола, периферийный слой дроби будет отброшен на 0,5 мм, или на 0,0005 м. Опять определяем скорость, то есть, расстояние делим на время и получаем 10 м/с.
При такой комбинации исходных данных (начальная скорость дроби, величина разлёта, форма и размер дульного сужения) центробежные силы должны быть полностью погашены, а фактический разлёт дробового снопа будет происходить по иным известным причинам, — удар пыжами, попутными газами, деформация дроби и т.п.
Рассчитать эффективность дульного сужения с абсолютной точностью, пожалуй, действительно невозможно. Слишком много причинных связей, взаимозависимых исходных данных и даже случайных обстоятельств. Совершенно очевидно, что любое дульное сужение действует эффективно только при определенных конкретных обстоятельствах. Неполный перечень этих обстоятельств (кроме ранее упомянутых дульного давления, начальной скорости и величины сужения) включает в себя размер, прочность и форму дроби, тот или иной способ снаряжения патрона, характеристики используемых порохов, пыжей, прокладок, контейнеров...
Если начальная скорость дроби окажется больше или меньше оптимальной; если дробь будет сильно деформирована; если используемый порох не успеет полностью сгореть в стволе и даст повышенное дульное давление или пламя; если будут использованы некачественные, неразрушаемые после выстрела, тяжёлые пыжи, либо если они разрушатся ещё в стволе и дадут прорыв газов; если, например, будет использован некачественный контейнер то хороших результатов выстрела ожидать не приходится. Такие «если» можно перечислять очень долго.
Максимальной кучностью боя будет обладать крупнокалиберный ствол, имеющий, при прочих равных условиях, максимально возможное дульное сужение без преддульной цилиндрической части, выполненное по форме параболы и при наличии предчоковых отверстий-компенсаторов. При этом эффективность каждого дульного устройства зависит от мощности используемого заряда, то есть, рассчитана на нормальное давление и резкость боя.
Следует, пожалуй, отметить ещё и тот факт, что разработаны специальные приспособления (насадки) для сверхдальней стрельбы дробью, но вряд ли будет правильным относить их к чоковым сужениям.
Французская фирма «Вернэ-Каррон», например, выпускает насадку «супергусь». Она представляет собой дополнительную «трубу» длинною 820 мм, по всей длине которой выполнены компенсационные отверстия. Феноменальная результативность такой конструкции объясняется, по-видимому, тем, что покидая такой полутораметровый ствол, дробовой снаряд находится за пределами всех разбрасывающих факторов выстрела, и дульного давления, и попутных газов, и пыжей. Остаточное рассеивание при этом может быть связано только с фактором преодоления сопротивления воздуха, то есть со степенью деформации и вращением отдельных дробин. («Охота», № 101, 2005 г., С.Лосев.)
Несколько слов о влиянии дульного сужения при стрельбе крупной дробью.
В отличие от мелкой, которая во взаимодействии с элементами ствола представляет собою подвижную, но единую массу, крупная дробь (особенно картечь) уже в патроне и в стволе представляется совокупностью отдельных поражающих элементов. Их взаимодействие зависит от расположения и контакта в процессе выстрела. В таком снаряде внутреннее давление выражается в расклинивающем эффекте дробин соседних рядов, когда обеспечить их абсолютно упорядоченное положение в каждом ряду, особенно в момент прохождения чока, практически невозможно.
При этом, если дробь (картечь) по размеру не согласуется с дульным отверстием, например, плотно укладывается в гильзе, то при прохождении дульного сужения крайние, а их большинство, получают значительную деформацию, беспорядочное вращение и каждый такой элемент получает собственный рикошет к центру, где сталкивается с противоположными снарядами и в зависимости от закономерной неточности расположения приобретает совершенно непредсказуемую траекторию.
Для преодоления этого обстоятельства применяются специальные способы снаряжения патронов, при которых дробь точно «согласуют» по площади дульного сечения ствола, ряды различными способами фиксируют в центре патрона и обеспечивают такое положение при прохождении всего ствола, располагают дробины точно друг над другом «столбиками» и т.д.
То есть, крупной дробью можно кучно стрелять через чок любой силы, однако необходимо уберечь снаряд от воздействия сужения, то есть, обеспечить это самое «правильное» расположение отдельных дробин.
Пара советов
Завершая наше исследование, позволю себе сформулировать несколько простых советов.
Если желаете, чтобы ваше ружьё стреляло далеко и кучно, воздержитесь от приобретения укороченных стволов, либо приготовьтесь к постоянным заботам о специальных и очень качественных боеприпасах.
Чем сильнее чок, тем кучнее бьёт ствол, но требует более мелкой и твердой дроби. При этом, чем больше калибр, тем большую степень сужения и размер дроби можно использовать, а значит получить повышенную кучность, и дальность боя.
Если по какой-то причине вы не можете использовать максимальный калибр, то его уменьшение обязательно повлечет и снижение степени дульного сужения. Для получения повышенной, соизмеримой с крупным калибром кучности, а тем более плотности поражения цели и дальности, придется пропорционально уменьшать и размер дроби, а значит и предполагаемый объект охоты. Стрелять глухаря или зайца из 32-го калибра на дальней дистанции не практично – либо дробь мелковата, либо плотность недостаточна.
В малом калибре желательно бы иметь иную форму чока (сферическую или параболическую), либо уменьшенную длину конуса дульного сужения.
Изменение условий стрельбы (температура, влажность, атмосферное давление) требует подбора соответствующих боеприпасов, либо иного дульного сужения. Зимой, весной, летом и осенью патроны одной партии выпуска могут давать несопоставимые результаты. В любом случае, если желаете стабильно хороших результатов, используйте патроны, соответствующие условиям стрельбы. Подберите для своего ружья и условий боеприпасы от заслуживающего доверия производителя, либо, если имеется время и необходимые знания, для серьёзной охоты снаряжайте патроны самостоятельно.
Ну и, пожалуй, последнее. Если ваше ружьё имеет сменные дульные сужения (насадки, втулки), то вы можете достаточно точно определить необходимую степень максимального чока для конкретной партии патронов и условий стрельбы.
Для этого установите «нулевой» чок. Произведите один или несколько выстрелов в очень широкую мишень на дистанцию в 35 м и замерьте расстояние от центра осыпи до периферийных дробин, то есть, определите радиус рассеивания в метрах. Стрелять можно на 17,5 и даже на 9 м (погрешности невелики) тогда не потребуется слишком больная мишень (лист бумаги), но полученный радиус придется умножить соответственно на 2 или на 4.
Полученную величину следует разделить на 0,1 затем последовательно умножить на 1,143; на 2; на 0,00005 и на 1000; у вас получится требуемый чок в мм. Впрочем, все расчёты можно произвести заблаговременно, перемножив указанные числа. Тогда радиус рассеивания дроби можно сразу умножить на 1,143 и получить значение дульного сужения для максимально кучного выстрела.
Предлагаемый расчёт соответствует чоку в виде простого конуса длиною в 20 мм. При иной длине или форме сужения потребуется соответствующий поправочный коэффициент, но это отдельная тема.
Удачи Вам, господа!
Николай НАЗАРЕЦ