Вибрации ствола в момент выстрела. Записки технаря

От чего зависит кучность — одна из главных характеристик оружия? Очевидно, от качества ствола и патрона. Патрон пока отложим, а рассмотрим физику процесса.
]]>

Возьмем металлический стержень или трубочку из упругого металла и жестко закрепим его в массивном основании. Так мы получим модель изучаемого устройства. Теперь, если ударить по стержню, не важно, в каком месте и в каком направлении или оттянуть, или сжать его, или, наконец, вставив в трубочку патрон, произвести выстрел, мы увидим, что стержень (ствол) пришел в затухающее колебательное движение. Эти колебания раскладываются на простейшие, и каждый вид такого простейшего колебания ствола будет влиять на кучность (точность) стрельбы по-своему.



Начнем с колебаний первого порядка или основного тона. Как видно (рис. 1), у такого колебания всего один узел в точке крепления, самая большая амплитуда, самое большое время затухания и самое длительное время колебания одного периода. Это время составляет 0,017-0,033 сек. Время прохождения пули по каналу ствола составляет 0,001-0,002 сек. То есть значительно меньше цикла одного колебания, а значит и существенного влияния на кучность одиночного выстрела такой вид колебаний не оказывает. А вот при автоматической стрельбе может получиться интересная картина. Допустим, темп стрельбы 1200 выст/сек, т.е. время одного цикла - 0,05 сек. При периоде колебаний первого порядка 0,025 сек имеем кратное соотношение частот. А это непременное условие резонанса со всеми вытекающими из этого последствиями — оружие начинает трясти с такой силой, что оно может развалиться.

Перейдем к колебаниям второго порядка (рис. 2). Но гуманитариям предлагаю прежде провести эксперимент, чтобы ликвидировать недостатки образования из области физики. Нужно взять маленького мальчика (можно девочку), посадить на качели и раскачать. Перед вами маятник. Встаньте сбоку от качелей и попробуйте попасть в мальчика мячиком. После ряда попыток, вы придете к заключению, что попасть лучше всего можно тогда, когда цель находится в первой фазе колебания — максимального отклонения от точки равновесия. В этой точке цель имеет нулевую скорость.

Посмотрим на схему второго порядка. Второй узел колебаний находится примерно на расстоянии 0,22 от конца ствола. Эта точка - закон природы, невозможно создать такие колебания для консольной балки, чтобы второй узел приходился на свободный конец. Он там где есть и от длины ствола не зависит.

Амплитуда колебаний у схемы второго порядка ниже, а вот время колебания уже сравнимо со временем прохождения пули по каналу ствола — 0,0025-0,005 сек. Так что для одиночной стрельбы это уже представляет интерес. Чтобы было понятно, о чем речь, представим себе ствол длиной 1 метр. Пуля проходит весь ствол за 0,001 сек. Если период колебания 0,004 сек, то к моменту вылета пули, ствол достигнет максимального изгиба в первой фазе. Вопрос гуманитариям - в какой момент (в какой фазе) лучше всего вылетать пуле из ствола, чтобы обеспечить постоянство результатов? Вспомните качели. В нулевой точке вектор скорости отклонения ствола максимален. Пуле попасть в эту точку на срезе ствола труднее, она же имеет свою погрешность в скорости. То есть, наилучшим моментом вылета пули будет когда ствол находится в самой верхней точке первой фазы отклонения - как на рисунке. Тогда незначительные отклонения в скорости пули будут компенсироваться бОльшим временем нахождения ствола в его наиболее стабильной фазе.

Графическое представление этого явления хорошо видно на схеме (рис. 4-5). Здесь -

Длина ствола значения не имеет

Экспериментальная снайперская винтовка ТКБ-0145К

Крупнокалиберная снайперская винтовка ОЦ-44

Экспериментальная снайперская винтовка ТКБ-0145К

Крупнокалиберная снайперская винтовка ОЦ-44