ТЕОРИЯ ПУЛИ
Пуля является поражающим элементом. Дальность ее полета зависит от удельного веса материала, из которого она сделана.
Кроме того, этот материал должен быть пластичным для врезания в нарезы ствола. Таким материалом является свинец, который применяется для изготовления пуль уже несколько столетий. Но мягкая свинцовая пуля при увеличении порохового заряда и давления в стволе срывается с нарезов. Начальная скорость сплошной свинцовой пули винтовки Бердана не превышала 420-430 м/с, и для свинцовой пули это был предел. Поэтому свинцовую пулю стали заключать в оболочку из более прочного материала, вернее, в эту прочную оболочку стали заливать расплавленный свинец. Такие пули раньше называли двухслойными. При двухслойном устройстве пуля сохраняла возможно больший вес и имела сравнительно прочную оболочку.
Оболочка пули, изготовленная из более прочного, чем наполнявший ее свинец, материала, не давала пуле срываться с нарезов при сильных давлениях внутри ствола и позволяла резко увеличить начальную скорость пули. Более того, при прочной оболочке пуля меньше деформировалась при попадании в цель и этим улучшалось ее пробивное (прошивное) действие.
Пули, состоящие из плотной оболочки и мягкого сердечника (свинцовой заливки), появились в 70-х годах XIX столетия вслед за изобретением бездымного пороха, обеспечивающего повышенное рабочее давление в стволе. Это был рывок в развитии огнестрельного оружия, что позволило в 1884 г. создать первый в мире и весьма удачный знаменитый пулемет "максим". Оболочечная пуля обеспечивала повышенную живучесть нарезных стволов. Дело в том, что мягкий свинец "наволакивался" на стенки ствола, забивал нарезы, что рано или поздно вызывало раздутие стволов. Для того чтобы этого не происходило, свинцовые пули заворачивали в просаленную плотную бумагу, и все равно это мало помогало. В современном малокалиберном оружии, стреляющем свинцовыми безоболочечными пулями, во избежание наволакивания свинца пули покрывают специальным техническим салом.
Материал, из которого изготавливается оболочка пули, должен быть достаточно пластичным, чтобы пуля могла врезаться в нарезы, и достаточно прочным, чтобы пуля при движении по нарезам с них не сорвалась. Кроме того, материал оболочки пули должен иметь как можно меньший коэффициент трения, чтобы меньше изнашивать стенки ствола и обладать стойкостью против ржавления.
Всем этим требованиям наиболее полно отвечает мельхиор - сплав 78,5-80% меди и 21,5-20% никеля. Пули с мельхиоровой оболочкой зарекомендовали себя в эксплуатации лучше, чем какие-либо другие. Но мельхиор был очень дорогим в массовом производстве боеприпасов.
Пули с мельхиоровой оболочкой выпускались в дореволюционной России. Во время Первой мировой войны при отсутствии никеля оболочки пуль были вынуждены изготавливать из латуни. В гражданскую войну и красные, и белые делали боеприпасы из чего придется. Автору приходилось видеть патроны выпусков тех лет с оболочками пуль из латуни, толстой меди и мягкой стали.
В Советском Союзе пули с мельхиоровой оболочкой выпускали до 1930 г. В 1930 г. взамен мельхиора для изготовления оболочек начали применять малоуглеродистую мягкую сталь, плакированную (покрытую) томпаком. Таким образом, оболочка пули стала биметаллической.
Томпак представляет собой сплав 89-91% меди и 9-11% цинка. Его толщина в биметаллической оболочке пули составляет 4-6% от толщины стенки оболочки. Биметаллическая оболочка пули с томпаковым покрытием в основном удовлетворяла предъявляемым требованиям, хотя и несколько уступала оболочкам мельхиоровым.
В связи с тем, что изготовление томпакового покрытия требует дефицитных цветных металлов, перед войной в СССР освоили производство оболочек из холоднокатаных малоуглеродистых сталей. Оболочки эти покрывали тонким слоем меди или латуни электролитическим или контактным способом.
Материал сердечника в современных пулях обладает достаточной мягкостью для облегчения врезания пули в нарезы и имеет достаточно высокую температуру плавления. Для этого используется сплав свинца и сурьмы в соотношении 98-99% свинца и 1-2% сурьмы. Примесь сурьмы делает свинцовый сердечник несколько прочнее и повышает температуру его плавления.
Вышеописанная пуля, имеющая оболочку и свинцовый сердечник (заливку), называется обыкновенной. Среди обыкновенных пуль встречаются сплошные, например французская сплошная томпаковая пуля (схема 113), французская удлиненная сплошная алюминиевая пуля (4 на схеме 114), а также облегченные со стальным сердечником. Появление в обыкновенных пулях стального сердечника вызвано требованием удешевления конструкции пули путем уменьшения количества свинца и уменьшения деформации пули в целях увеличения пробивного действия. Между оболочкой пули и стальным сердечником находится свинцовая рубашка для облегчения врезания в нарезы.
Схема 113 Французская сплошная томпаковая пуля
Схема 114. Обыкновенные пули:
1 - отечественная легкая, 2 - германская легкая; 3 - отечественная тяжелая; 4 - французская сплошная; 5 - отечественная со стальным сердечником; 6 - германская со стальным сердечником; 7 - английская; 8 - японская А - кольцевой желобок - накатка для крепления пули в гильзе
До сих пор в применении встречаются пули старого изготовления. Имеются легкие пули образца 1908 г. с мельхиоровой оболочкой без кольцевой накатки для фиксации пули в гильзе (схема 115) и легкая пуля образца 1908-1930 гг. со сталь-вой, плакированной томпаком оболочкой, имеющая кольцевую накатку для лучшего закрепления пули в дульце гильзы при сборке патрона (А на схеме 114).
Схема 115. Легкая пуля образца 1908 г. без накатки
Материалы, из которых изготовлена оболочка пули, по-разному изнашивают ствол. Основной причиной износа ствола является механическое истирание, и поэтому чем тверже оболочка пули, тем интенсивнее износ. Практика показала, что при стрельбе из одного и того же образца оружия пулями с различными оболочками, изготовленными в разное время на разных заводах, живучесть ствола различна. При стрельбе пулей со стальной, не плакированной томпаком оболочкой выпуска военного времени износ ствола резко повышается. Ничем не покрытая стальная оболочка имеет склонность к оржавлению, что резко снижает точность стрельбы. Такие пули выпускали немцы в последние месяцы Второй мировой войны.
В конструкции пули различают головную, ведущую и хвостовую части (схема 116).
Схема 116. функциональные части пули образца 1930 г.:
А - головная, Б - ведущая, В - хвостовая обтекаемая
Головная часть современной винтовочной пули имеет коническую вытянутую форму. Чем больше скорость пули, тем
длиннее должна быть ее головная часть. Такое положение продиктовано законами аэродинамики. Вытянутый конический носик пули имеет меньшее аэродинамическое сопротивление при полете в воздухе. Для примера - оживальная тупоконечная пуля трехлинейной винтовки первого образца выпуска до 1908 года давала 42% понижения скорости на пути от 25 до 225 м, а остроконечная образца 1908 г. на том же пути - только 18%. В современных пулях длина головной части пули выбирается в пределах от 2,5 до 3,5 калибра оружия. Ведущей частью пуля врезается в нарезы.
Назначение ведущей части - придать пуле надежное направление и вращательное движение, а также плотно заполнить канавки нарезов канала ствола для того, чтобы устранить возможность прорыва пороховых газов. По этой причине пули по толщине выполняются большим диаметром, чем номинальный калибр оружия (табл. 38).
Таблица 38
Данные винтовочных патронов калибра 7,62 мм, производившихся в СССР в разное время
Как правило, ведущая часть пули - цилиндрическая, иногда для плавности врезания ведущей части пули придается незначительная конусность. Для лучшего направления движения пули по каналу ствола и для уменьшения вероятности срыва с нарезов выгоднее иметь большую длину ведущей части, к тому же при ее большей длине повышается кучность боя. Но с увеличением длины ведущей части пули увеличивается усилие, необходимое для врезания пули в нарезы. Это может привести к поперечному разрыву оболочки. В отношении живучести ствола, предохранения оболочки от разрыва и обеспечения лучшего обтекания воздуха в полете выгоднее более короткая ведущая часть.
Длинная ведущая часть интенсивнее изнашивает ствол, чем короткая. При стрельбе старой русской тупоконечной пулей с большей ведущей частью живучесть стволов была вдвое меньше, чем при стрельбе новой остроконечной пулей образца 1908 г. с меньшей длиной ведущей части. В современной практике приняты пределы длины ведущей части от 1 до 1,5 размера калибра.
С точки зрения меткости стрельбы длину ведущей части невыгодно брать менее одного диаметра канала ствола по канавкам нарезов. Пули меньшей длины, чем диаметр канала ствола по нарезам, дают больший разброс.
Кроме того, уменьшение длины ведущей части ведет к возможности ее срыва с нарезов, к неправильному полету пули в воздухе и ухудшению ее обтюрации. При малой длине ведущей части пули образуются зазоры между пулей и дном канавки нареза. В эти зазоры с большой скоростью устремляются раскаленные пороховые газы с твердыми частицами несгоревшего пороха, которые буквально "слизывают" металл и резко увеличивают износ ствола. Пуля, идущая по стволу не плотно, а "гуляющая" по нарезам, постепенно "разбивает" ствол и ухудшает качество его дальнейшей работы.
Рациональное соотношение между длиной ведущей части пули и диаметром канала ствола по канавкам нарезов выбирается также в зависимости от материала оболочки пули. Пули с более мягким материалом оболочки, чем сталь, могут иметь длину ведущей части несколько большую, чем диаметр ствола по нарезам. Эта величина может быть не более чем на 0,02 калибра по нарезам.
Крепление пули в гильзе осуществляется путем завальцовки или обжима дульца гильзы в кольцевую накатку пули, которая делается обычно ближе к переднему концу ведущей части. Дульце стальных гильз, завальцованных в накатку, не будет "снимать стружку" и деформировать патронник при подаче в него патрона.
От крепления пули в гильзе зависит очень много. При слабом креплении не развивается давление форсирования, при очень плотном порох сгорает в постоянном объеме гильзы, что вызывает резкий скачок максимального давления в стволе, вплоть до разрыва. При стрельбе патронами с разной завальцовкой пули всегда будет разброс пуль по высоте.
Хвостовая часть пули может быть плоской (как у легкой пули образца 1908 г.) или обтекаемой (как у тяжелой пули образца 1930 г.) (см. схему 116).