Гильзовый двигатель - Руслан Чумак

1 – подвижная система во взведённом положении

2 – затвор в крайнем переднем положении, система не заперта

3 – положение деталей затвора перед запиранием

4 – затвор в крайнем переднем положении, система заперта

5 – положение деталей запертого затвора при наколе капсюля

6 – положение деталей затвора после выстрела, втулка под действием гильзы отошла на полный ход

7 – положение деталей затвора в конце отпирания

8 – подвижная система в крайнем заднем положении, гильза отражена

В обеих винтовках сдвиг гильзы приводит в действие только запирающий механизм, а основную часть энергии для осуществления цикла перезаряжания подвижные части получают за счёт действия остаточного давления в канале ствола на дно гильзы. Таким образом, гильзовый двигатель, в том виде, в котором он реализован в винтовках Горяинова и Мамонтова, не является в полном смысле двигателем автоматики. Его конструкция нацелена на осуществление отпирания канала ствола в тот момент, когда давление в нём упадет до величины, при которой его можно будет использовать для приведения в действие подвижных частей без опасности получить поперечный обрыв гильзы. Согласно существующей классификации, такое оружие относится к системам смешанного типа (для отпирания и перезаряжания используется разные принципы действия), хотя при некоторой доработке гильзовый принцип можно сделать полноценным двигателем автоматики.

Документальных свидетельств результатов испытания винтовок обнаружить не удалось, но, судя по тому, что развития данная тема не получила, можно утверждать, что описываемый принцип автоматики не оправдал надежд конструкторов и они прекратили работу над ним. Современный уровень знаний о динамике автоматического оружия позволяет достаточно точно определить причину. В первую очередь гильзовый двигатель обладал недостаточной мощностью, не позволяющей придать запирающему механизму энергию, достаточную для функционирования во всем диапазоне условий эксплуатации. Рабочий цикл двигателя происходит за очень короткий промежуток времени – дно гильзы выбирает зеркальный зазор за время около одной тысячной секунды, ещё до достижения максимального давления в канале ствола. Для сравнения: боковой газоотводный двигатель винтовки СВД работает в течение около 0,005 с, т.е. в 5 раз дольше. Как известно, величина импульса силы, приложенной к телу (в данном случае – к затворной раме со стороны гильзы) прямо пропорциональна времени, в течение которого эта сила действует. Таким образом, гильзовый двигатель потенциально значительно слабее классического бокового газоотводного. Повысить мощность двигателя путём продления времени его работы за счёт увеличения перемещения гильзы практически невозможно – за пределами критической величины зеркального зазора (для винтовочного патрона около 0,45 мм) происходит её поперечный обрыв. И полностью исключить его не удастся даже за счёт введения канавок Ревелли в патроннике, что доказал опыт эксплуатации винтовки СВТ.

В принципе можно повысить запас энергии затворной рамы, увеличив её вес. Но тогда становится вероятной задержка срабатывания механизма отпирания, при которой остаточного давления в канале ствола будет не хватать для приведения в действие подвижных частей. В этом случае можно использовать инерцию рамы, но это приведёт к росту габаритов и веса оружия и потере преимуществ, ради которых такой двигатель создавался… Кроме того, совершенно не поддаётся устранению крайне резкий характер работы двигателя и связанные с ним удары звеньев запирающего механизма, их перегрузка и поломки. И самое главное – гильзовый двигатель обладает практически неустранимым недостатком в виде нестабильной работы, зависящей от целого ряда параметров оружия и патронов. Например, ход затворной рамы под действием гильзы, и, следовательно, мощность двигателя, зависит от величины зеркального зазора, который, в свою очередь, зависит от допуска на размеры гильзы (у винтовочного патрона – на толщину фланца). Этот параметр колеблется в определённом допуске – у винтовочного патрона до 0,13 мм, т.е. на 8%. Параметры двигателя очень чувствительны к усилию экстракции, и, соответственно, к точности изготовления и состоянию поверхности патронника и гильз, температуре ствола, наличию смазки на трущихся поверхностях деталей и другим факторам, многие из которых изменяются от выстрела к выстрелу. И всё это без влияния затрудненных условий эксплуатации (пыль, густая смазка и т.д.)! В общем, в описанном виде гильзовый двигатель может обеспечить работу автоматики оружия только в «комнатных» условиях.

Мамонтов и Горяинов были не единственными оружейниками, которых привлекли достоинства гильзового двигателя автоматики. Похожий, по сути, двигатель, только работавший за счёт воздействия капсюля на ударник, в 1935 г. разработал Ф.В. Токарев («КАЛАШНИКОВ» №7/2011 г.). Но общий итог работ всех конструкторов оказался одинаковым – развитие темы прекратилось, а сами образцы были «похоронены» в музеях. Здесь напрашивается добавить «…а идея забыта навсегда». Как оказалось – не навсегда. Сложно сказать, был ли конструктор А. Ф. Барышев знаком с работами Мамонтова, Горяинова и Токарева (скорее всего – нет), но систему автоматики, разработанную им в начале 1960-х годов, реализованную в линейке образцов калибра 5,45-30 мм и позиционировавшуюся как «не имеющую аналогов», он построил на том же принципе. Так бывает нередко – люди, работающие над одной проблемой, при сходных ограничениях приходят к похожим техническим решениям независимо друг от друга. В тоже время, следует признать, что Барышеву удалось создать в значительной степени оригинальную и совершенную систему, в которой гильзовый двигатель является полноценным двигателем автоматики.

Автоматическая винтовка Барышева

Система автоматики Барышева состоит из компенсатора отдачи (1), затворной рамы (2), запирающего рычага (3) и затвора (4). Источником энергии для подвижных частей служит «компенсатор отдачи» – динамически неуравновешенный элемент, приводимый в действие дном гильзы при её незначительном отходе назад. Он и является ведущим звеном, а «затворная рама» – только инерционным телом. При спуске подвижных частей с шептала происходит досылка патрона в патронник. Достигнув казённого среза, компенсатор отдачи с затвором останавливаются, а нижний конец запирающего рычага становится над вырезом в ствольной коробке, куда он, при дальнейшем движении рамы, опускается, связывая затвор с коробкой (кстати, обычно систему Барышева относят к полусвободным затворам, но это не так – запирание в ней прочное). Затворная рама движется дальше вперёд, запирающий рычаг воздействует на ударник, который разбивает капсюль патрона – происходит выстрел. Под действием пороховых газов гильза, упираясь в компенсатор отдачи, поворачивает его на небольшой угол α. Рама в это время ещё движется вперёд (использован эффект «выката») и в положении, близком к крайнему переднему, сталкивается с верхним концом компенсатора, стремясь повернуть его вперёд. Но поскольку компенсатор в это время находится под давлением гильзы, то рама сначала тормозится им, а затем отбрасывается назад. Далее цикл работы автоматики происходит в обратном порядке.

Система автоматики Барышева состоит из компенсатора отдачи (1), затворной рамы (2), запирающего рычага (3) и затвора (4)

В средине 1980-х гг. образцы А. Ф. Барышева проходили испытания на полигоне ГРАУ МО, который дал по ним отрицательное заключение – оружие не обеспечило безотказной работы в затруднённых условиях эксплуатации. Было отмечено, что надёжность работы автоматики в значительной степени зависит от условий трения между её элементами – дали знать о себе главные недостатки гильзового двигателя, выявленные ещё в 1930-х гг. – в полной мере устранить их Барышеву не удалось.

Но и Барышев был не последним, кто «открыл» гильзовый двигатель автоматики. В одной из публикаций мне пришлось прочесть описание результатов экспериментального исследования. В его ходе в пулемёте ШКАС был перекрыт газоотводный канал и создан небольшой зазор между опорными поверхностями затвора и ствольной коробки, после чего произведён выстрел. И пулемет перезарядился без действия газов на поршень! Затвор под действием смещающегося дна гильзы отошёл назад до соприкосновения с опорной поверхностью ствольной коробки, и на этом коротком пути увлёк за собой затворную раму, которая после остановки затвора продолжила движение по инерции, произвела отпирание и отошла назад на полный ход. У исследователей этот «новый» эффект тоже вызвал желание использовать его в качестве двигателя автоматики оружия…