Без замков и без надежд, или Давайте гильзу сделаем из трех камер.
Идея, опередившее время?
Всю жизнь фонтанировавший идеями Говард Хьюз (смотрели фильм Авиатор? это про него) в 1960ых годах предложил интересную штурмовую винтовку Duplex Assault Rifle под патрон собственной разработки. А может, и не он это был, а его сотрудник Джеймс Салливан из его компании Hughes Lockless Tool Company. А может быть, идею выдал Хьюз, и передал своему сотруднику Салливану для воплощения, а он идею загубил всю на корню — это мое мнение, и я поясню его.
Содержание
Гениальная идея, породившая вздор
Итак, идея заключается в том, чтобы в каждом патроне было по две пули и по три камеры с порохом, таким образом при одном выстреле будет производиться сразу два.
А может быть и три.
А может быть и сразу пять, причем стрелами.
А может и не пуля, а 30мм авиационный снаряд.
30мм экспериментальный снаряд в пластиковой гильзе (кликабельно)
(Кликайте, они увеличиваются)
Были и другие варианты патронов, были под них разные варианты оружия
Штурмовое ружье под безгильзовый патрон 12,7мм
Схема действия беззатворного затвора
Слева — стандартный патрон M855 калибра 5,56 мм, посередине — двухпульный безгильзовый патрон Hughes Lockless калибра 5,56 мм, справа — «складной» патрон 5,56 мм той же фирмы
А начиналось все вот с такого патрона:
Почему я думаю, что с него начиналось, а не им закончилось? Потому что в нем нет понтов, но есть смысл!
Несколько слов про внутреннюю баллистику.
Как известно, пуля в стволе разгоняется давлением, которое создает сгорающий в гильзе порох. Чем выше давление, тем выше будет скорость, все как бы просто, но проблема в том, что запасы адамантия все сконцентрированы на сайтах, подобных нашему, и оружейники не могут изготавливать стволы из этого дефицитного материала. А у стали очень серьезные ограничения на давление, которое ствол может пережить при выстреле.
В результате приходится увеличивать длинну ствола, чтобы давление действовало на пулю более продолжительное время. Но и тут не все хорошо.
Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в гильзе в момент выстрела. Когда капсюль взрывается, он вбрасывает луч огня в заботливо уложенный в гильзу порох. Пороховые зерна начинают загораться и поджигают друг друга, волна огня доходит до донца пули, отражается и идет обратно, доходит до донца гильзы и отражается опять, продукты сгорания пороха (пороховые газы) создают внутри гильзы давление, которое все повышается и повышается до тех пор, пока не вырастет настолько, чтобы пуля разжала обжатую гильзу, выскользнула из нее и, врезаясь в нарезы, начала бы движение по каналу ствола. Давление, необходимое для этого, называется «давление форсирования». Чем плотнее пуля обжата в гильзе, чем ближе она прилегает к стволу, чем сильнее врезается в нарезы, чем она тяжелее, тем давление форсирования выше.
После того как пуля начала движение, давление в канале ствола начинает нарастать медленнее, так как пороховые газы распространяются уже не на объем гильзы, а на объем гильзы плюс объем ствола от среза гильзы до донца пули.
Итак, порох горит, давление растет, скорость пули и ее ускорение тоже растут. Далее, если мы пороха положили, не жалеючи, и он не успеет сгореть слишком рано, то давление, достигнув определенного максимума, начнет снижаться — порох не успевает сгорать настолько быстро, чтобы наполнять весь ствол вслед за улетающей пулей.
Все эти процессы описываются вот такими пиродинамическими кривыми
Процессы, происходящие в стволе при выстреле. Р — давление, v — скорость снаряда, t — время, l — расстояние, которое снаряд уже успел пройти по каналу ствола. Р0 — давление форсирования, tm, lm — точка максимума давления, tk, lk — точка, в которой порох весь сгорел
Легко видеть, что процессы идут нелинейно, и, поскольку мы не можем повышать максимальное давление, и так уже сделали нашу пушку настолько прочной, насколько смогли, то, для получения более высокой скорости снаряда, наш порох должен гореть нелинейно, то медленнее, то быстрее, обеспечивая наиболее оптимальное давление в канале ствола.
Химическая промышленность изготавливает пороха различных сортов и различных форм зерна, обеспечивающие самое разное горение. Но тут вопрос в цене такого пороха, второй вопрос в том, чтобы этот порох свои замечательные свойства не потерял со временем,
Вот сделали мы замечательное семиканальное зерно, а порох полежал на складе лет 50, потом его раз сто подбросили и уронили вместе с ящиком и без ящика, этот порох там весь слежался или наоборот, раздробился, и вот мы им наконец-то стреляем, и удивляемся — почему же пуля не туда ушла? Или — почему же ствол разорвало?
Не будем химичить, будем физичить!
Еще одним фактором, влияющим на форму пиродинамических кривых, является объем камеры, то есть размер гильзы. Если мы, не меняя навеску пороха, увеличим размер гильзы, то максимальное давление снизится. А если мы увеличим размер гильзы и увеличим навеску пороха, снизив плотность заряжания, то у нас максимальное давление останется тем же, а энергия, которую получит снаряд — вырастут. Кривая давления станет «шире».
Итак, выход найден, ура? Нет, опять проблемы. Чем больше гильза, чем больше в ней пороха, тем больше цена патрона, тем больше объем и вес боезапаса, который должен таскать в бою боец.
Выход может быть найден в том, чтобы механически разделить заряд пороха на отдельные составляющие, которые будут поджигаться по мере прохождения снарядом по каналу ствола.
В Германии в свое время уже приходили к подобным же выводам и реализовали эту идею в виде сверхдальнобойной пушки «фау-3» (она же «Насос высокого давления» (HDP).
Плод очень тевтонского и очень сумрачного гения
150мм орудие с шестьюдесятью камерами обеспечивало снаряду весом в 140кг дальнобойность до 165км. При этом % снаряжения составлял 17,8%, целых 25 кг взрывчатки входило в такой снаряд, для дальнобойных пушек это очень много — делаем вывод, максимальное давление при выстреле было относительно небольшим.
Подведем итоги.
Ну так вот. Говард Хьюз предложил гениальную идею — поместить «фау-3» в пластиковый стаканчик гильзы!
Посмотрите на схему:
1 — капсюль, 2 — первый заряд пороха, 3 — вторые заряды пороха, 4 — затравочное отверстие
При срабатывании капсюля 1 первый заряд пороха 2 придает пуле начальное ускорение, она начинает двигаться, проходит мимо затравочного отверстия 4 и раскаленные пороховые газы поджигают вторые заряды пороха 3. Пуля, успевшая к тому времени покинуть стакан пластиковой гильзы и может быть даже ввинтившаяся в нарезы ствола, получает мощное ускорение от действия пороховых газов большого основного заряда пороха 3, который начинает гореть уже тогда, когда пуля уже движется, таким образом объем камеры становится по размеру значительно больше, чем размер гильзы. Но посмотрите, порохом заполнен не весь объем гильзы!
Тупые исполнители обрадовались — о, огромная энергетика патрона! — и кинулись радостно добавлять туда лишние пули, устанавливать всякие снаряды и т.д., а надо было усилить стенки, отделяющие пороховые камеры друг от друга, чтобы из них получился этакий стволик, проходя по котоому пуля приобретала бы какую-то ощутимую скорость, а затравочное отверстие разместить максимально далеко, чтобы основной заряд пороха включался в работу, когда пуля уже ушла в основной ствол оружия.
Развитие идеи Хьюза
Экстремаьно высокая энергетика, она в ручном оружии не так уж нужна. Высокая энергетика нужна в крупнокалиберном пулемете! Да и то не во всяком. Вот например для нашего ручного пулемета КОРД-12,7 оно бы очень пригодилось.
Можно двигаться двумя путями: увеличивать скорость пули при той же прочности (а значит и массе) ствола, и при этом, кстати сполне возможно, что будет снижаться вес патрона и занимаемый им объем, или — второй вариант, обеспечивать ту же скорость пули и сокращать давление в стволе, а значит облегчать ствол, при еще бОльшем снижении массы патрона и его объема.
А еще гильзу и капсюль можно выполнить из нитроцеллюлозного какого-нибудь пластика, чтобы они целиком сгорали, не тебуя экстракции…
Мне эта идея кажется интересной и незаслуженно забытой. В ней определенно есть потенциал для развития возможностей стрелкового и артиллерийского оружия.
http://en.shram.kiev.ua/work/ekzoticheskie-patroni.shtml
http://pewpewpew.work/usa/r/acr/lockless.htm
https://forum.cartridgecollectors.org/t/40mm-hughes-lockless/35965
https://strangernn.livejournal.com/1841331.html
Основы баллистики и аэродинамики, Балаганский И.А., Новосибирск, 2017г
Однако форма патрона…..
Может проще гильзу круглой в поперечном сечении сделать, двух камерную, композитную — внутренняя камера металл, наружная — пластик, патронник проще сделать и подача надежней….
Да, у их патрона форма слишком уж кучерявая. Как я полагаю, они хотели повысить плотность боеукладки: прямоугольные патроны лягут плотно, без пустых мест между собой.
Но под прямоугольные патроны придется переделывать всё: и затвор, и систему подачи, и магазины, и ленты.
Да! Например! в габаритах 12,7х108, чтобы использовать в существующем оружии!
Снабдить пулю штоком, на конце которого поршень, и этот поршень вставляется во внутренний цилиндр, как маленький стволик.
Капсюль поджигает находящийся в стволике инициирующий заряд пороха, который выбрасывает из стволика поршень, а поршень толкает пулю, и когда поршень покидает пределы внутреннего стволика — воспламеняется основной заряд пороха, и пуля, уже приобредшая некоторую скорость и прошедшая некоторое внутри ствола расстояние, получает мощное ускорение от мощного сгорания мощного основного пороха…
)))
А поршень, кстати, может быть частью пули — подкалиберный оперенный сердечник. Например!
А теперь пожалуйста это вот все на русско-японскую войну забросьте).
(злодейский смех) дааааа! )))))
Дааа! 👍👍
На самом деле — конечно шучу, не будет там у меня ничего такого страшного-ужасного
Все так говорят😏
Вроде бы американцы вместо фигурных гильз в последние годы занялись фигурным поджиганием пороха. Так называемые капсюли FLARE.
«капсюли FLARE»? Нет, не слышал еще. И гугл что-то не находит ничего такого. Расскажите, что это?
Странно, если бы гугл что-то нашел. Название у FLARE такое, что сетевой поиск тонет в море мусора. Встречались пару раз упоминания, что FLARE начали (после 2010) использовать в XM360 вместо ETC (электро-химических) капсюлей по причине «лучшего контроля пика давления в стволе». То есть это вторая технологическая итерация программы «precision ignition».
Цитаты:
les modèles les plus récents utilisent un principe analogue appelé FLARE)
импульсный излучатель большой площади (FLARE) и тройной коаксиальный плазменный воспламенитель (TCPI)
интересно, какого эффекта можно добиться, меняя капсюль? Надеюсь, просто бюджеты пилят, как уже не раз у них бывало
Пока вроде бы эффект — 40 процентов увеличение дульной энергии каждого выстрела при том же весе пушки. Меньше потери на переутяжелённый ствол и лучше полнота сгорания. Хотя снаряды становятся тяжелее, идёт поиск оптимального баланса.
ого! Аж 40 процентов! Это дофига…
Ну.. Мечтать — так мечтать! Тогда ещё лучше — жидкие метательные вещества и система с дозированной постепенной (то ли ступенчатой, то ли непрерывной) подачей оных в камеру сгорания; современная электроника позволит,очевидно, управлять таковым процессом.
о, да! Постепенная подача, это была бы тема! Для артиллерийских, особенно танковых, орудий, например!
Представляете: загружаем в танк снаряды без гильз и отдельно — два баллона с окислителем и с метательным горючим, и автомат заряжания досылает туда только снаряд, а из жидкий двухкомпонентный метательный состав подается из форсунок, за считанные микросекунды, ровно столько, сколько нужно.
А баллоны с окислителем и метательным горючим не равны по весу гильзам? А то может, овчинка выделки не стоит?
по идее нет, на баллоне одна оболочка на много зарядов, за счет этого должен здорово экономиться вес.
Но самое главное — мы будем непрерывно или порционно подавать этот жидкий порох в камеру орудия ровно столько, чтобы непрерывно поддерживать максимальное давление в канале ствола! В результате мощность орудия при тех же габаритах вырастет в огромной степени!
Благодарю, многоуважаемый коллега🤗
Там и порционной подачей жидкого пороха до воспламенения проблем выше головы. А впрыск непосредственно в процессе выстрела — с современными материалами и вовсе ненаучная фантастика.
Пока что да, увы, пока что никак. Создать клапан, который мог бы открываться и закрываться при давлениях в тысячи атмосфер — та еще задачка.
Экономия по весу — это однозначно будет.
Но ещё и УДОБСТВО РАЗМЕЩЕНИЯ боеукладки! Баки с ЖМВ можно сделать сложной формы, плотнее скомпоновать, разместить в безопасных местах (причём я — за ОДНОкомпонентные ЖМВ). Ну и немаловажно — у них больше (по идее) энергетика, и удобнее (под компьютерным управлением особенно) дозировка заряда по дальности (нет , как нынче в гаубичных батареях) заряд нумер один, нумер два и т.п. .
???? а почему?
Ну.. Всё ж возить и загружать одно вещество — поудобнее чем два, Также — одна система подачи,Одним веществом проще снабжать подразделения.. Окислитель — как правило сам по себе (даже и без предварительного воспламенения) вещь агрессивная, неудобная и опасная в хранении и эксплоатации.
очень сомневаюсь. На мой взгляд, возить и загружать два токсичных и огнеопасных вещества намного проще и удобнее, чем одно токсичное и взрывоопасное. И хранить огнеопасное вещество проще, чем взрывоопасное, и эксплуатировать.
Ссылку, пожалуйста. А то бредом попахивает.
(причём я — за ОДНОкомпонентные ЖМВ). Ну и немаловажно — у них больше (по идее) энергетика
Ссылку, пожалуйста. А то бредом попахивает.
Ну так.. Даваайте прикинем по пороху и бензину (как жидкому горючему) Понимаю — приближение весьма условно, но всё же.. У пороха в среднем калорийность 750-850 ккал/кг, У бензина — до 10 тыс. ккал/кг. Впрочем, бензин — «чистое» горючее, а порох есть смесь горючего с окислителем в одном флаконе. но даже если с поправкой на это снизить энергетику бензина вдвое, то всё равно оная будет превосходить таковую у пороха в 6 раз. Непосредственно по ЖМВ данных таких не имею. если кто найдёт, коллеги — будет гут.
Так, теперь несколько интересных ссылок:
http://btvt.info/3attackdefensemobility/zmv.htm
https://warhead.su/2018/11/01/zalil-zaryad-ya-v-pushku-tugo-tyazhyolaya-sudba-zhidkih-metatelnyh-veschestv
https://raigap.livejournal.com/272965.html
Всё понятно. Дикая смесь неосмысленных рецептов разных эпох в голове. Плюс вы ещё не слышали об оптимальных смесях. Если жечь бензин в чистом кислороде, на каждый килограмм бензина надо 3,5 кг окислителя. Ну а в реальности для ограничения температуры выхлопа используют максимум 2,8 килограмма кислорода на килограмм бензина. Иначе даже рениевые камеры сгорания не выдерживают.
о! Это интересно! Все авторы хором пишут: «отличная перспективная штука, даёт такие и вот такие преимущества, но не удалось обеспечить надежности и безопасности».
То есть проблема только в конструкции, и не сегодня, так завтра непременно создадут все это для армии.
Обычно, когда перспективную технологию не удаётся довести до ума за 70 лет, как с ЖМВ, это называется «технология с фатальными для сегодняшней науки проблемами». Хотя тот же порох доводили до ума чуть ли не тысячу лет, из которых — шестьсот до первого применения на войне.
вот именно, уважаемый коллега, вот именно
Для сгорания 1 кг бензина к нему нужно присоединить где-то 15 кг воздуха. Такая смесь будет иметь калорийность порядка 600 ккал/кг. Так что, энергетику бензина придётся снижать не вдвое, а в 16 раз. Это во-первых.
Во-вторых, при сгорании 1 л смеси бензина с воздухом образуется 32 литра газов, а при сгорании пироксилинового пороха, насыпанного в литровую ёмкость, образуется 1440 литров газов (при давлении в 1 атм и при 0 град С). А снаряд-то разгоняют именно газы.
В-третьих, порох превращается в газы гораздо быстрее (раз этак в 10), чем у бензино-воздушная смесь.
Так что, использовать бензин для метания снарядов не рационально.
+++
это верно. Но это не значит, что невозможно найти метательные смеси эффективнее пороха, и совсем не значит, что не нужно пытаться их искать.
Или вопрос не в облегчении?
В теории хороший подход. Будет и практически, когда кто-нибудь наконец придумает, как избежать преждевременной детонации при перегреве ствола. Без гильз-то, но с плотностями мощности современных пушек, задача на порядки «веселее», чем обеспечение надёжного зажигания в ДВС.
если дело только в этом, так я уже придумал! Поскольку метательные заряды у нас совсем безгильзовые, то есть вообще, жидкие, хранятся отдельно и при заряжании орудия не досылаются, а впрыскиваются непосредственно перед выстрелом, никакая преждевременная детонация им не грозит.
А чтобы ЖМС не детонировала в форсунках, через которые впрыскивается, можно через эти же форсунки охлаждать ствол, после выстрела подавая через них сжатый воздух для эжекции ствола: расширяясь, он будет держать под контролем температуру поверхностей.
На уровне разговоров между инженерами, американцы похожую систему пробовали, только с водородом вместо воздуха. У водорода и теплоёмкость, и теплопроводность выше. В общем, не получилось. Деталей, почему — не знаю.
я могу предположить — водород это дорого. Его дорого добывать, намного дороже, чем воздух, его дорого хранить, он просачивается в любые щели, и самое главное — очень дорого обеспечивать безопасное с ним обращение, чтобы не взорвалось ничего нигде.
Вряд ли всё так тривиально. Я подозреваю скорее трудности с равномерным охлаждением (остаются горячие пятна), от которых даже водород не спас. Если бы проблемы с горячими пятнами не было, водород с самого начала как кандидат в хладагенты не рассматривался бы. Действительно неудобен.