Внешняя баллистика

Заводы, давая характеристику своих патронов, обычно указывают не начальную скорость, а получаемую измерениями среднюю скорость и относят ее к середине дистанции. Так, в характеристике бывает указана скорость в 5, 10 или 12,5 м. Блюм и Шишкин дают интересную таблицу для пересчета скорости в 10 м от дула на начальную скорость.

Снаряд дроби при движении по каналу ствола, как показали рентгенограммы, уплотняется и укорачивается на 10-12 %. При этом каждая дробина, кроме дробин головного ряда, вжимается в промежуток (углубление) между двумя-тремя вышележащими дробинами и стремится раздвинуть их в стороны. Это - саморасклинивание дробового снаряда, резко увеличивающее трение периферических дробин о стенки канала.

САМОРАСКЛИНИВАНИЕ СНАРЯДА

Пока снаряд находится в канале ствола, стенки канала препятствуют расхождению расклиниваемых дробин. Но стоит им покинуть ствол, как саморасклинивание дает себя знать. Впрочем, это явление четко прослеживается только при вылете дробового снаряда из ствола со строго цилиндрической сверловкой.

При наличии же сильного дульного сужения (чока) периферические дробины, входя в его коническую переходную часть, получают ускорение, направленное к оси канала. Такое объяснение выдвинул в свое время французский исследователь генерал Журнэ. Проходя через дульное сужение, снаряд дроби удлиняется и вылетает из ствола узким снопиком.

Отвлекаясь на минуту от основного вопроса о саморасклинивании дробового снаряда, сразу скажем, что механизм действия дульного сужения остается спорным уже на протяжении целого века. Например, такие авторитеты, как Изметинский, Зернов, Лампель, полагают, что в дульном сужении пыж испытывает большее сопротивление, чем снаряд дроби. Благодаря этому он «задерживается на какое-то мгновение, отстает от снаряда» и в воздухе уже не может его догнать.

При цилиндрической же сверловке пыж вылетает непосредственно за снарядом и сразу же нарушает его компактность. Это утверждение базируется на теневых фотографиях, сделанных в темноте при искровом электрическом разряде. На таких снимках действительно очень часто можно увидеть пыж, как бы сидящим на хвосте снаряда.

Возвращаясь к явлению саморасклинивания снаряда, необходимо сказать, что оно имеет место и при выстреле из ствола с дульным сужением, но проявляется уже после вылета снаряда из ствола. Головные дробины узкого снопика испытывают на себе основное сопротивление воздуха. Напротив, следующие за ними дробины летят в так называемой аэродинамической тени и лучше сохраняют скорость полета. Поэтому они догоняют головные дробины, сдвигают их со своего пути и опережают их (Изметинский).

В результате саморасклинивания снаряд начинает рассеиваться в стороны. Это - радиальное рассеивание.

Начавшись при вылете из ствола, рассеивание далее продолжается под действием новых факторов. Дробины, помятые при опрессовке снаряда в канале ствола, испытывают несимметричное сопротивление воздуха и летят по искривленным траекториям. Поэтому твердая дробь, которая лучше сохраняет первоначальную сферическую форму, дает процентов на 10-12 большую кучность, чем мягкая дробь. Далее, скользя по стенкам канала, периферические дробины стираются, теряют свою сферическую форму. Глубина стирания в основном зависит от твердости дробин и не зависит от их диаметра. Поэтому мелкая дробь относительно своих размеров бывает сильнее стерта, чем крупная, и обычно дает худшую кучность боя. Наконец, часть дробин в момент вылета из ствола получает и вращательное движение, заставляющее их отклоняться в сторону вращения.

О характере радиального рассеивания судят по осыпям, полученным при стрельбе по большим листам бумаги.

Одновременно с общей тенденцией дробин отклоняться от оси снопа некоторые дробины, первоначально оказавшиеся на его периферии, отклоняются, наоборот, внутрь снопа.

Несмотря на это, радиальное рассеивание остается пропорциональным дистанции стрельбы, по крайней мере на дистанциях до 35-40 м (Буррард). Однако за пределами этих дистанций рассеивание начинает резко усиливаться. Если в 30 м от дула диаметр снопа бывает чуть больше метра, то на дистанции 60 м он составляет уже 3 м, а в 90 метрах от дула диаметр снопа бывает около 15 м.

ДУЛЬНОЕ СУЖЕНИЕ И РЕЗКОСТЬ БОЯ

Не менее спорен и сложен вопрос о влиянии дульного сужения на начальную скорость дроби. Бутурлин утверждает, что резкость боя цилиндров, если речь идет о всем снаряде, а не только о головных дробинах, выше, чем чоков. К этому выводу Бутурлин приходит на основании подсчета числа пробиваемых листов картона. Буррард придерживается того мнения, что дульная скорость бывает больше при цилиндрических сверловках.

Однако снаряд, выпущенный из цилиндра, сразу же претерпевает радиальное рассеивание, после чего каждая дробинка должна самостоятельно преодолевать сопротивление воздуха. Напротив, снаряд, прошедший через дульное сужение, на протяжении первых полутора-двух метров летит узкой компактной массой, преодолевая сопротивление воздуха как единое целое. В результате дробовые снаряды, выпущенные из чоков, легче преодолевают сопротивление воздуха и не так быстро теряют свою скорость.

Если же исходить из аналогии между дульным сужением ружейного ствола и сужением в сопле пожарного брандспойта, как это делает Изметинский, снаряд при прохождении через чок должен увеличивать свою скорость на 10-12 %. Иными словами, патроны, обеспечивающие при цилиндрической сверловке среднюю начальную скорость 370 м/сек, должны при чоках давать среднюю скорость порядка 407-414 м/сек.

Дробь во время полета к мишени расходует первоначальный запас кинетической энергии на преодоление сопротивления воздуха, теряя при этом свою скорость. Это сопротивление пропорционально квадрату диаметра дроби и квадрату скорости, а способность дробин преодолевать это сопротивление пропорциональна кубу их диаметра. Поэтому крупная дробь, у которой масса по отношению к поперечному сечению больше, лучше сохраняет скорость и при одной и той же начальной скорости быстрее достигает цели, а в момент удара обладает и большей кинетической энергией.

РАСТЯГИВАНИЕ СНОПА ДРОБИ

Снаряд дроби помимо радиального испытывает и продольное рассеивание, или растягивание в длину. Происходит это по той причине, что все смятые и истертые дробины не только летят по искривленным траекториям, но и отстают от головных и хорошо сохранившихся дробин. Кроме того, даже при самой тщательной сортировке дробины одного и того же номера оказываются различной величины. В связи с этим более крупные дробины достигают цели раньше более мелких, в результате чего и растягивается летящий снаряд.

Впервые длину летящего снаряда удалось измерить Гриффиту, бывшем директору пороховой компании Шульце. Стрельба велась по нижней части быстродвижущегося диска. Диаметр последнего был около 3,6 м, число оборотов - 318 в минуту, периферическая скорость - 61 м/сек. Нижняя половина диска была прикрыта стальным щитом с круглым окном диаметром 122 см. Окно перед каждым выстрелом закрывалось листом бумаги, на котором получалась обычная радиальная осыпь. На диск крепилась мишень с вычерченной сеткой, состоявшей из концентрических кругов и радиальных линий.

Промежуток между линиями (радиусами) перемещался относительно стального щита за 1/400 сек. Благодаря запаздыванию отстающих дробин осыпь на диске получалась не круглой, а вытянутой в виде запятой. Руководствуясь радиальной исчерченностью диска, можно было определить время, в течение которого снаряд поражал мишень. Наконец, зная скорость дроби в момент удара, было легко вычислить длину растянувшегося снаряда.

Американская фирма «Винчестер-Вестерн» произвела определение длины снопа с помощью сверхскоростной киносъемки и подтвердила выводы Гриффита. Съемочный аппарат был установлен несколько наискось от мишени и включался одновременно с выстрелом. Мишень была сделана из свинцовой фольги, в которой попадающие дробины оставляли хорошо заметные пробоины. Киноаппарат делал 3500 снимков (кадров) в секунду, и кадр за кадром следовали с интервалом 0,000286 сек. Попадание последней дробины было зафиксировано на 51-ом кадре.

Следовательно, поражение мишени длилось 0,000286х51=0,0146 сек. Скорость дроби 2,8 мм была в момент удара 220 м/сек. Отсюда вытекает, что полная длина снаряда была 0,0146х220=3,212 м.

Но такой результат мог быть получен только при первоклассной по сортировке дроби. При просто хорошо снаряженных патронах можно считать, что 90 % дробин снаряда растягиваются не более чем на 10-12 % дистанции выстрела. Если же снаряд состоит из различных номеров дроби, то длина снопа действительно может достичь 8-10 м, как указывают некоторые авторы. При дроби же одного номера такое удлинение снопа невозможно (Лампель).

При стрельбе над гладкой поверхностью воды или снега снаряд оставляет на них длинную полосу растревоженной глади и создает впечатление, что длина снопа была 15-25 м. Такое ощущение возникает из-за несовершенства нашего зрения: мы не улавливаем промежутка времени между ударом по снегу или воде нижних и верхних дробин снопа.

И все же длина дробового снопа варьирует от выстрела к выстрелу точно так же, как колеблется радиальное рассеивание. Считается, что при более кучном в радиальном направлении бое растянутость снопа бывает меньше. Поэтому снаряды, выпущенные из стволов с дульным сужением, теоретически должны давать более компактные снопы.

В ружейной литературе можно встретить утверждение, что в птицу, летящую поперек линии стрельбы, попадает из-за растянутости снопа значительно меньше дробин, чем при попадании по неподвижной птице. Опыты Буррарда показали, что в мишень, которая перемещается поперек линии огня со скоростью 17-18 м/сек (64-65 км/час), в среднем попадает на 12,5 % дробин меньше, чем в такую же, но неподвижную мишень.

Происходит это за счет сильно отставших дробин, хотя и летящих вблизи оси снопа. В неподвижную же мишень эти дробины попадают вблизи центра мишени, тогда как в подвижную - за пределами круга. Сделаем небольшой теоретический подсчет. Представим себе утку, летящую в 35 м поперек линии ружья со скоростью 25 м/сек (90 км/час). При такой скорости полета утке потребуется для пересечения убойной части снопа очень кучно бьющего ружья 0,4:25=0,016 сек.

Если упреждение было взято правильно, то при средней скорости снопа 200 м/сек его убойная часть, длина которой пусть будет 3 м, пересечет траекторию утки за 0,015 сек. Иными словами, при правильно взятом упреждении утка все время будет находиться в поражаемой зоне. Но в этом расчете мы сознательно завысили скорость птицы и приняли исключительно высокую кучность боя. В реальных условиях проскальзывание утки через убойную часть снопа становится еще менее вероятным. Диаметр убойной части снопа бывает на самом деле больше 40 см, а утки, за исключением чирков, летают медленнее 25 м/сек.

Коэффициенты для приближенных пересчетов скоростей в 10 м от дула на начальные скорости при различных номерах дроби и картечи

Кирилл Мартино
Охотники.ру