Обзор

  ТТХ

  FAQ

Полигон

Ссылки

Газодинамическая стабилизация кучности

Практика эксплуатации «дрозда» показала, что автомату явно не хватает точности стрельбы. Заявления, что, дескать, для автоматический стрельбы по бутылкам особой кучности не нужно – полный бред, потому, что благодаря своей мощности, многозарядности и электрическому спуску автомат явно перерос устройства для развлекательной стрельбы и проситься для более серьезного применения.

    С того момента, как у меня появился автомат, проблема улучшения кучности стала волновать меня с каждым днем все сильнее и сильнее, пока наконец не переросла в стойкое желание непременно улучшить ее любыми возможными способами. Первое, что пришло на ум – использовать для стрельбы свинцовые шары калибром 4,5 мм, что в сочетании с нарезным стволом должно было дать высокую кучность, а за счет более высокой массы свинца – увеличенную дальность стрельбы. Но быстро выяснилось, что свинцовые боеприпасы сильно деформируются в магазине и теряют все преимущества, а заряжаемые по одному на корню дискриминируют идею многозарядности и автоматической стрельбы. Следовательно, улучшать точность стрельбы надо для стальных шаров.
    Но стальные шары боеприпас очень капризный. По нарезам их не пустишь и по гладкому стволу заподлицо не прокатишь – непременно застрянет! А в надкалиберном стволе они болтаются как говно в проруби и о кучности лучше вообще не вспоминать… Однако при всем при этом, стальной шар, будучи запущенный по прямолинейной траектории, теоретически может обеспечить на расстоянии 10-15 метров кучность не хуже чем у среднедерьмовых свинцовых пуль, даже несмотря на ужасную аэродинамику и малую массу! Но запустить этот гребаный шар по прямой – по прежнему остается непростой задачей.
    Первое, что приходит в голову – изготовить ствол по калибру как можно ближе к диаметру шара. Средний диаметр стальных шаров для пневматики составляет 4,4мм, с учетом разброса диаметра и формы калибр прецизионных стволов для шаров обычно делают 4,42…4,43мм. Но насколько верно это решение? Стальные шары для пневматики никогда не отличались высоким качеством формы и с легкостью могут застрять даже в стволе диаметром 4,5мм (есть реальные случаи!), что уж там говорить о 4,42мм, а те шары, диаметр которых меньше диаметра ствола будут вылетать с хреновой кучностью. Конечно, можно сделать ствол из более мягкого материала, например, латуни, но и в латунных стволах шары довольно неплохо застревают. Может быть сделать ствол по типу стволов у хорошего эйрсофт оружия? Когда латунная или стальная гладкая трубка ствол покрыта изнутри слоем тефлона и пластиковые шары проходят по ней очень плотно. Однако даже у фирменных пластиковых шариков, изготовленных не в пример точнее стальных, случаются застревания в стволе! Можно сделать участок ствола перед дульным срезом из плотного упругого материала, чтобы все шары протискивались через него с натягом, но неодинаковость деформации такого ствола для каждого нового шара вызовет, опять же, низкую кучность. В общем, для нашего случая вариант повышения кучности подгоном калибра ствола малопригоден, а ствол с заведомо большим калибром, чтобы шары не застревали, не даст кардинального улучшения точности стрельбы.
    Были даже проведены две серии экспериментов с прецизионными стволами из коротких медных труб присоединяемых к концу родного ствола. Первая насадка показала, что ствол по диаметру близкий к диаметру боеприпасов действительно неплохо улучшает кучность, о чем свидетельствовали 4 отверстия в бумаге, образовавшие группу с разбросом 20мм с 10 метров. Но 4 отверстия - это было все, что успел показать удлинитель перед тем, как намертво застрявший в нем шар был выбит следующим выстрелом и прецизионному стволу ручной работы настал полный 3,14здец. Второй удлинитель был сделан более хитро. Диаметр был сделан несколько больше чем у предшественника, но чтобы снизить болтания шаров в нем, на конце был сделан продольных пропил, который под действием внешнего упругого элемента образовывал своеобразное упругое сужение ствола, через которое все шары проходили с натягом. Все работало замечательно: шары в новом удлинителе не застревали, упругое сужение сохраняло свою упругость несмотря на быстро пролезающие через него шары, но была маленькая мелочь. Никакого улучшения кучности с этим удлинителем не было и в помине!

Медный прециззионный удлиннитель с пропилом на конце

    Оставались варианты с использованием более длинных стволов – как показывала практика, простейший удлинитель ствола из телескопической антенны внутренним диаметром 4,5мм немного улучшал кучность стрельбы стальными шарами, но удлинитель значительно увеличивал габариты автомата, фактически делая его винтовкой. А хорошей кучности хотелось при исходных габаритах, так как одним из достоинства дрозда является то, что он хоть и крупнее газобаллонных пистолетов, но все же достаточно компактный, чтобы переносить его под одеждой и использовать для охоты на ворон в черте города.
    Казалось бы, все возможные способы исчерпаны и напрашивается логичный вывод: пора бы уже плюнуть на стальные шары и обратиться к нормальным свинцовым пулям. Но путешествуя по просторам Интернета я неожиданно наткнулся на статью, в которой мимолетом говорилось, что надульники (не путать с утяжелителями ствола!) каким то образом улучшают кучность стрельбы газобаллонного и компрессионного оружия.
    Чтобы понять физику процесса, я первым делом обратился к вопросу – чем отличается газобаллонная и компрессионная пневматика от других типов пневматики – в частности пружинно-поршневой? Ответ на вопрос оказался на поверхности: в пружинно поршневой пневматики пулю разгоняет сравнительно малый объем воздуха и остаточное давление на дульном срезе ствола невелико. В газобаллонном и компрессионном оружии ускорение пули происходит более равномерно по длине ствола и значительно большим объемом воздуха, и остаточное давление на дульном срезе гораздо выше. Логично предположить, что надульник улучшает кучность стрельбы за счет действия на пулю выходящего из ствола газа.
    Если нарисовать схематическое изображения пули, вылетающей из ствола и картины обтекания ее газом, то можно видеть, что обгоняя пулю в условиях наличия стен надульника скорость газовых потоков по бокам от пули увеличивается. Если пуля летит точно по центру надульника, то скорости боковых потоков равны и оказываемые на пулю давления согласно закону Бернулли так же равны.

    Но если сместить пулю в сторону от оси надульника, то скорость потока около стены, к которой пуля оказалась ближе становиться меньше за счет уменьшения диаметра канала, а скорость потока с той стороны, где расстояния между стенкой и пулей возросло – увеличивается. Согласно закону Бернулли, с увеличением скорости потока давление газа падает, а с уменьшением – растет. В итоге на смещенную пулю начинают действовать силы, стремящиеся вернуть ее в центр потока. Точно так же, как висит теннисный шарик в струе воздуха в известном демонстрационном опыте.

    Конечно, возникает множество вопросов – не возникнут ли автоколебания шара от стенке к стенке, какими должны быть конкретные параметры надульника и т.д. Что касается опасности автоколебаний – то вопрос решается достаточно просто. Дело в том, что есть факт – надульник улучшает кучность стрельбы - следовательно – автоколебаний не возникает. С чисто физической точки зрения вероятность автоколебаний конечно есть, но она сильно снижается тем фактом, что в рассматриваемом приложении струя газа достаточно вязкая да еще и турбулентная вблизи поверхности шара и стен надульника и обладает ярко выраженными демпфирующими свойствами, препятствующими возникновению самоподдерживающихся колебаний.
    А вот расчет конкретных параметров надульника – задача не простая. Однако в первом приближении ее можно не решать вообще! Свой экспериментальный надульник я изготовил совершено наугад – взял пластиковую трубку внутренним диаметром 6мм, которая некогда была стволом китайского спрингового эйрсофта, обрезал до длины примерно 9см, ободрал ножем фаски, обмотал изолентой и заподлицо засунул в штатный надульник автомата. Результат превзошел все ожидания! Серия, отстрелянная в бумажную мишень одиночными выстрелами разительно отличалась от того, что получилось при стрельбе с надульником:

4 метра, одиночные, с рук. Вполне обычный для штатного дрозда результат

4 метра с надульником, две серии с рук (крестом обозначена «левая» пробоина, полученая без надульника). Каждая из двух серий образовала новую, но достаточно кучную групповую пробоину.

Пытаясь улучшить свойства надульника, в нем были просверлены боковые дросселирующие отверстия, призванные постепенно сбрасывать давление газа и обеспечить плавный вылет стального шара из газовой среды в атмосферу.

Установив модифицированный надульник отверстиями горизонтально, был произведен еще один отстрел:

Горизонтальный разброс оказался в ДВА раза больше вертикального – очевидно, что боковые отверстия дестабилизировали траекторию шара в горизонтальной плоскости и применять их не стоит. Для проверки предположения надульник был повернут на 90 градусов, но баллон неожиданно закончился и проверить, стал ли на этот раз вертикальный разброс больше горизонтального не удалось.

Впрочем, даже результаты этого неполного эксперимента склоняют меня считать, что:
А) надульник улучшает кучность стрельбы
Б) боковые дросселирующие отверстия ухудшают св-ва надульника

Возможно, некоторый выигрыш в кучности можно получить применением череды дросселирующих отверстий лишь в нижней части надульника – чтобы шар в полете прижимался к нижней стенке и получал поперечное вращение на подобие закрутки системой Hop-Up в airSoft пневматике, но все это требует экспериментальной проверки.
   
    Напоследок выскажу свои мысли относительно теории расчета надульника. Одним из главных факторов, на мой взгляд, является максимальное использование объема выходящих из ствола газов. Зная площадь зазора между шариком и стенками надульника, скорости шара и газового пока, можно рассчитать обгоняющий поток газа. А зная объем всего толкающего газа, можно рассчитать длину надульника, на протяжении которой большая часть газа обгонит шар. Таким образом, можно обеспечить то, что шар плавно покидает область действия давления толкающего газа и вылетает в атмосферу с минимальным влиянием случайных колебаний, которые могут возникнут при резком выходе шара из среза ствола. Диаметр надульника должен быть таким, чтобы площадь зазора между шаром и стенками значительно отличалась о площади поперечного сечения надульника, иначе пророст скорости газового потока по бокам от шара будет невелик. Понятно, что делать это зазор слишком малым так же не следует – иначе вместо надульника мы получим надкалиберный ствол с неконтролируемыми колебаниями шара внутри от стенки к стенке. Думается, диаметр надульника 6..8 мм близок к оптимальному. Но если рассчитать длину, на которой большая часть газа обгонит шар при диаметре надульника 6мм – мы получим довольно немалую длину! Поэтому одним из вариантов конструкции, чтобы при малой длине получить требуемую эффективность работы, является использование конического расширения диаметра надульника. Так как наиболее эффективная стабилизация происходит при меньшем диаметре, то коническое расширение можно выполнить лишь в оконечной части устройства, либо сделать боковую поверхность параболической – когда скорость расширения возрастает по мере приближения к выходу. Возможно, эффективным окажется надульник, выполненный из нескольких сочлененных труб разного диаметра, в любом случае – в ближайшем будущем я намерен изготовить надульник, эффективно улучшающих кучность и обязательно напишу об этом. Но главное – первые положительные результаты уже получены и дальнейшие работы по улучшению кучности стрельбы шаромета будут строиться не на пустом месте!

26.12.2003 ADF

(C) ADF, 2003