Для точности

На точность винтовки влияет много факторов. При этом центральное значение приходится на шаг нарезов. Он определяет, какой пулей можно точно выстрелить из данного ствола. Кто хочет осуществлять точную стрельбу из винтовки, должен знать об этой взаимосвязи.

Нарезы и поля канала ствола, вьющиеся в виде винтовой линии, имеют задачу придать пуле вращение вокруг ее продольной оси (ротацию). Вращательное движение необходимо, чтобы обеспечить пуле при ее полете стабилизацию относительно продольной оси и, благодаря этому, воспрепятствовать опрокидыванию. Поперечное сечение канала ствола и шаг нарезов должны быть согласованы с применяемой пулей и ее скоростью, иначе с точностью ничего не получится.

Чтобы сузить проблему, в этой статье остановимся на современной стрельбе из винтовки оболочечными пулями, а также пулями, не содержащими свинца. Это ограничение самым точным ручным огнестрельным оружием - винтовкой - необходимо, чтобы представить проблематику до некоторой степени понятнее. Нижеследующие детальные изложения особенно относятся к скоростям пуль от 700 м/с до 1000 м/с при названных типах пуль. В особенности это касается указаний на необходимый шаг нарезов. Впоследствии некоторым хитрецам удается его переосмыслить, использовав, в том числе, довольно сложные формулы. Пожалуй, самые старые такие формулы восходят к английскому математику Гринхиллу (Greenhill). Он установил, что длина пули в основном определяет минимальный шаг нарезов. Со времен Гринхилла получили дальнейшее развитие формы пуль и повсеместно возросли начальные скорости пуль. Это привело к тому, что сегодня формулы Гринхилла могут иметь уже только ограниченное применение. Таким образом, появились другие формулы, понимание и применение которых все-таки требует со стороны пользователей уже значительных знаний основ физики и математики. В этой статье мы хотим избавиться от такого «школьного урока» и заниматься теорией только по самым значительным обстоятельствам, чтобы потом приступить прямо к практическим опытам.

Чем тяжелее, тем короче

Для более длинных и тем самым более тяжелых пуль принципиально нужен более короткий шаг нарезов, чем для более коротких и поэтому более легких пуль того же калибра. На практике производители патронов и оружия избавляют нас от раздумий над этой проблематикой тем, что для определенных калибров установились стандартные шаги нарезов, которые подходят для большинства пуль патронов заводского изготовления и их баллистическим свойствам.

В особенности при специальном изготовлении высокоточных винтовок для достижения определенных баллистических параметров сознательно применяют отличающийся шаг нарезов. В последние годы это особенно бросается в глаза, например, при применении калибра .223 Remington, где первоначальный стандартный шаг нарезов составлял 12 дюймов (305 мм). Чтобы получить возможность стрелять тяжелыми и таким образом самыми выгодными при дальних дистанциях пулями, все чаще стали производить винтовки под патрон .223 Remington с гораздо более коротким шагом нарезов. Это может быть в пределах 8 дюймов (203 мм) и даже 7 дюймов (178 мм).

Значение вращательного движения

Чтобы понять взаимосвязь между длиной пули и шагом нарезов, нужно знать несколько факторов, которые влияют на полет пули. Под шагом нареза понимают расстояние, которое проходит пуля, пока она один раз не повернется вокруг своей оси. Следующие понятия - это угол подъема нарезов и направление нареза.

Угол подъема нарезов представляет собой угол, под которым нарез наклонен относительно продольной оси ствола. Поля и нарезы идут или направо, или налево. Следовательно, говорят о правых или левых нарезах.

Выбор правых или левых нарезов важен в том отношении, что пуля, стабилизируемая вращением, отклоняется в соответствующую сторону, при правых нарезах вправо, а при левых нарезах влево. Все же на практике на охотничьих дистанциях, а также на большинстве дальностей спортивной стрельбы этот эффект не играет никакой значительной роли, и поэтому в практическом отношении им вполне можно пренебречь.

Вращение, придаваемое пуле нарезами, обеспечивает пуле необходимую стабилизацию, чтобы предотвратить опрокидывание или боковое отклонение. Если пуля покинула ствол, то на ее дальнейший полет влияют две силы. Во-первых, это, прежде всего, сила тяжести, которая действует на пулю, а во-вторых, сила сопротивления воздуха, постоянно тормозящая пулю в полете. Возникают потери от трения.

Вращающаяся пуля ведет себя как волчок и так же, как он, обладает устойчивостью против опрокидывания, что позволяет ей быть устойчивой на траектории. Но одна эта констатация означает слишком сильное упрощение картины полета пули. В действительности эффект волчка способствует еще большему. Эти явления могут иметь негативное влияние на точность. Во время полета пули ось пули описывает конусную поверхность, причем центр масс пули представляет собой вершину конуса, а вершинка пули очерчивает окружность, которая образует основание конуса. Это обстоятельство объясняет закономерности вращательного движения и называется прецессией. Прецессия возбуждается другими малыми быстрыми колебаниями носика пули. Такие движения пули называют нутацией (описание автором прецессии и нутации существенно расходится с трактовкой этих процессов, приводимой в отечественной классической литературе по внешней баллистике - Прим. переводчика). Вместе прецессия и нутация приводят к крайне сложному движению носика пули. Точность тем выше, чем эти движения меньше, насколько это возможно обеспечить.

Однако к этому добавляются еще другие неприятности. Так, многие пули имеют внутренний дисбаланс, который приводит к появлению угла вылета. Таким образом, чем больше положение центра тяжести, обусловленное реальной формой пули, отличается от его теоретического положения, тем хуже для точности. С другой стороны, угол вылета имеет прямое влияние на движение пули. В этом случае можно поразмыслить о том, что при большем шаге нарезов отклонение центра тяжести от продольной оси пули создает меньший угол вылета, чем при малом шаге нарезов.

Другим фактором, влияющим на траекторию пули, является ветер. Поэтому при выборе пули нужно обращать внимание на пулю с возможно меньшей ветровой чувствительностью. К тому же самую решающую роль играют поперечная нагрузка и форма пули. В конечном счете, это определяет именно те параметры пуль для высокоточной стрельбы, которые выпускают ведущие производители. Для охотничьих пуль добавляется действие по цели, что приводит к уходу от требования исключительно точности и поиску компромиссного решения.

Точности способствует как можно больший шаг нарезов

Накопившиеся констатации практически означают, что выбранный шаг нареза должен придавать пуле минимальную стабилизацию после выстрела. Если встают на сторону надежности, как это воспринимается упрощенно, и выбирают «перестабилизацию», то она тоже имеет негативное влияние на точность, хотя не такое сильное, как «недостабилизация». Наконец, уменьшенный шаг нарезов способствует значительно большим «силовым затратам» во время перемещения пули по стволу, чем при более длинном шаге нарезов. С другой стороны, это вызывает большие «возмущения» в материале ствола и приводит к уже ощутимым колебаниям ствола, которые обуславливают увеличение угла вылета. Если предполагать, что от выстрела к выстрелу угол вылета сохраняет одинаковую величину и направление, то его влияние на точность было бы несущественным. Практически это все же не так, поэтому увеличенный угол вылета оказывает негативное влияние на точность. Для определенной пули с позиции точности из-за описанных выше предпосылок выбирают наибольший шаг нарезов, который еще достаточно стабилизирует пулю. С точки зрения чувствительности к препятствиям для охотничьих патронов рационально пойти на несколько более высокую стабилизацию пули, как на оправданный практикой компромисс. Скорость пули тоже играет роль. Так почему столько затрат? Не было бы рациональнее для каждого калибра назначить шаг нарезов и массу пули, то есть, таким образом, длину пули? Против этого выступает сразу большое число факторов. Разные пули по-разному ведут себя при попадании в цель. Устройство пули и материал пули неизбежно обусловливают различную геометрию пули. Подумайте только о различных плотностях классических оболочечных пуль со свинцовым сердечником и пуль, не содержащих свинца, в основном состоящих из медных сплавов. Кроме того, различные виды дичи тоже требуют пуль разной массы, если вспомнить о требуемой глубине внедрения.

Различные дистанции стрельбы также служат причиной разнообразия масс пуль и форм пуль, как и требуемых скоростей пуль. Последние тоже играют роль при определении идеального шага нарезов, наряду с длиной пули и зависящей от нее массы пули.

На практике это приводит к отличиям, в зависимости от того ведется ли стрельба одинаковыми пулями с дульной скоростью 800 м/с или со скоростью 1000 м/с. Потому что более высокая скорость означает большую скорость вращения и тем самым лучшую стабилизацию, что, с другой стороны, может потребовать появления более длинного шага нарезов. Так, например, фирма Lothar Walther предлагает свои заготовки стволов под патрон 8x57 IS с шагом нарезов 240 мм. А под патрон 8x68 S шаг нарезов составляет 280 мм.

На практике помогают таблицы

На практике многочисленные производители стволов указывают для определенных масс пуль гармонирующие с ними шаги нарезов, что практически облегчает жизнь, как стрелкам, так и изготовителям винтовок и избавляет их от расчета шага нарезов по формулам. Однако при этом нужно знать, что даже эти указания могут быть только опытными данными, так как они не всегда не учитывают скорость пули. Все же при ходовых калибрах для матчевых винтовок можно исходить из того, что данные производителей соответствуют значениям дульных скоростей от 800 м/с до 950 м/с. Как минимум, они подходят для калибров до диапазона диаметров пуль .338 дюйма (8,58 мм).

Для наглядности приведем данные по особо популярным для высокоточных винтовок калибрам .224 дюйма (5,69 мм), .243 дюйма (6,17 мм) и .308 дюйма (7,82 мм). Конечно, при этом столкнемся не только с проблематикой взаимовлияния длины пули и шага нареза, но и с двумя другими важными факторами. Во-первых, нужно принять во внимание объем гильзы. Его должно быть достаточно, чтобы достигнуть разумной скорости пули при допустимом давлении газов. Так, учитывают, что для патрона .300 Winchester Magnum нужна более тяжелая пуля, чем для патрона .308 Winchester.

Во-вторых, нужно также обдумать длину ствола. Потому что, чем прогрессивнее применяемый порох, тем длиннее должен быть и ствол, чтобы использовать его наилучшим образом. Исходя из этих фактов, становится понятно, что при поиске наилучшей точности взаимосвязано множество критериев, и идеальный патрон ни что иное, как самый лучший компромисс между всеми влияющими на точность факторами, относящимися к оружию и патрону. А потому из этой статьи никто не должен делать ошибочный вывод о том, что всего можно было бы достичь только одним согласованием шага нареза и длины пули.

Популярный калибр и правильный шаг нареза

Обычно для калибра .224 дюйма (5,69 мм) применяется шаг нарезов от 8 дюймов (203 мм) до 14 дюймов (356 мм). При большем шаге стабилизируются пули с максимальной массой до 55 гран (3,6 г). Так как для патрона .222 Remington с позиции объема гильзы этот вес пули тоже представляет верхнюю границу, то в этом случае всегда применяют шаг нареза 14 дюймов. Объемы гильз патронов .223 Remington и .22 РРС все-таки позволяют использовать пули большего веса: до уровня 80 гран (5,2 г). В то время как пули весом до 63 гран (4,1 г) еще подходят для шага нарезов 12 дюймов, то для пуль массой до 70 гран (4,5 г) нужно принимать шаг нарезов 9 дюймов. Однако, как показывает практика, в этом диапазоне масс пуль винтовки с шагом нарезов 10 дюймов тоже демонстрируют выдающуюся точность, как, например, с пулей Sierra Match-King массой 69 гран (4,5 г). Кто хочет выйти за вес 70 гран (4,5 г), будет применять стволы с шагом нарезов 8 дюймов.

Для популярных 6-мм матчевых патронов, например, таких, как 6 mm РРС, 6 mm Norma BR или 6 mm ХС объем гильзы тоже определяет верхнюю границу веса пули. В этом случае это также приводит к шагам нарезов между 8 дюймами (203 мм) и 14 дюймами (356 мм). Если для легких пуль патрона 6 mm РРС массой до 70 гран (4,5 г) оптимальным представляется шаг нарезов 14 дюймов, то для 115-грановой (7,5 г) пули VLD патрона калибра 6-мм с большим объемом гильзы применяют уже шаг нарезов 8 дюймов. Для 6-мм охотничьих патронов хорошим компромиссом представляется шаг нарезов 10 дюймов (254 мм), и в большинстве случаев он применяется серийными производителями, например, в винтовках калибра .243 Winchester. В этой связи можно подумать о переделке винтовок калибра .244 Remington на калибр 6 mm Remington. Только тогда для калибра 6 mm Remington нужно уменьшить шаг нарезов, чтобы суметь стрелять так же точно, как патроном .243 Winchester с пулей массой 100 гран (6,5 г). Для патронов с диаметром пули .308 дюймов (7,82 мм) шаг нарезов 8 дюймов (203 мм) означает, что удастся стабилизировать пули с массой 220 гран (14,3 г). Для мощных патронов .300 Magnum, подходящих для применения на большие дальности, предлагается, например, пуля Sierra массой 240 гран (15,6 г), для которой никогда не будет достаточно объема гильзы патрона .308 Winchester.

Хорошим универсальным решением для патронов .308-го калибра среднего уровня везде признается шаг нарезов 10 дюймов, как обычным образом он и находит применение для патронов калибров .30-06 Springfield и .300 Winchester Magnum.

Не так однозначно обстоит дело с калибром .308 Winchester. Большинство производителей пускают в оборот оружие с шагом нарезов 11 дюймов (279 мм) и 12 дюймов (305 мм). На практике это означает, что у матчевых пуль при массе пули около 180 гран (11,7 г) достигается верхняя граница отличной стабилизации. На практике шаг нарезов 14 дюймов для калибра .308 Winchester скорее исключение и обнаруживается только в специальных матчевых винтовках, которые в большинстве случаев применяются с патронами, снаряженными пулями Palma, весящими 155 гран (10 г).

Между тем, почти для всех калибров у ведущих производителей стволов имеются различные шаги нарезов, что в особенности относится к патронам для матчевого оружия, так как в этом случае выжимают каждый миллиметр точности. В более крупных калибрах, служащих почти исключительно для охоты, ввиду того, что существуют более тесные границы диапазона масс пуль, применяются единые шаги нарезов.

Выводы DWJ

В то время как за охотников проблему шага нарезов чаще всего практически берут на себя серийные производители оружия и патронная промышленность, амбициозные стрелки из высокоточного оружия сначала должны интенсивно заняться определением правильного шага нарезов. Эта проблема должна учитываться перед покупкой оружия. Затем путь чаще всего неизбежно лежит через целевое назначение оружия, что для высокоточной стрельбы из винтовки выражается в дальности стрельбы.

Автор: Ханс Хайгель (Hans J. Heigel)
Перевод Николая Ежова
DWJ, №4/12