Колодка

В казнозарядных ружьях необходима особая часть, соединяющая ложу со стволами, в которой в момент выстрела затвор закрепляет ствол. В большинстве систем с неподвижными стволами, вроде военных винтовок, колодка имеет вид более или менее цилиндрической коробки, свинченной со стволом, внутри которой ходит затвор. Такая колодка обычно и называется к о-р об к ой. В ней задок гильзы давит прямо на затвор, а последний либо упирается телом в большой выем коробки (как в берданке), либо имеет еще особые кулачки, входящие в тело коробки (как в современной трехлинейке). Во всяком случае, давление газов действует вдоль коробки, подвергая ее простым растяжениям, которым металл сопротивляется отлично, и прочность подобных колодок установлена долгим опытом.

Громадное большинство охотничьих ружей имеет подвижные стволы, качающиеся на поперечной оси, и колодка их имеет форму изогнутого под прямым углом бруска (коленчатая колодка, рис. 43). В ней различают задний или стоячий щиток—ту часть, в которую упирается головка гильзы и в которой имеется отверстие для помещения бойков, и нижнюю, или подстволь-ную часть — подушку (обыкновенно две, разделенные вдоль подствольными крючьями стволов).

Для прочности колодки имеют значение ее размеры: ширина подушек (у основания их), высота подушек у основания же (она особенно важна, так как всякий по опыту знает, что любой брусок много легче сломать, сгибая на широкую сторону, т. е. при малой высоте, чем, сгибая его же на узкую сторону, т. е. при большой высоте) и длина подушек, которая измеряется от начала подушек, т. е. от плоскости казенного обреза, где стволы сходятся со щитком, до центра осевого или шарнирного болта (на котором качаются стволы). Очень важное значение имеет расстояние (кратчайшее) оси ствола от середины оси шарнирного болта (где в него упирается опорный гребень или крюк стволов) и в особенности отношение длины колодки к этому расстоянию: Длина / Расст. Чем выше лежат стволы над подушками, тем меньше это отношение и тем больше напряжение колодки при выстреле. Обычно оно колеблется от 1,35 ( в некоторых тройниках) до 2,30 и редко больше.

Следовательно, при прочих равных условиях в одностволке колодка подвергается значительно меньшим напряжениям, чем в обычной двустволке, у которой каждый ствол лежит не только над осью шарнирного болта, но и в стороне от его центра. По нашим расчетам напряжение колодки в двустволке почти в полтора раза больше.

Отсюда следует, что меньше напрягается колодка в малых калибрах (даже в случаях одинакового давления на головку патрона), так как чем меньше калибр, тем ниже лежит ось ствола над колодкой (так как самая ствольная трубка тоньше даже при равной толщине стенок).

Наконец, отсюда же вытекает, что расположение верхних стволов трехстволки очень невыгодно (отношение длины колодки к высоте оси стволов над центром шарнирного болта 1,35— 1,45 вместо обычных для двустволок 12 калибра 1,80—2,30). Зато положение нижнего ствола (и не только, трехстволки, но и двустволки со спаренными вертикально стволами) так выгодно, что при стрельбе из него даже сильными пулевыми патронами (до старого трехлинейного с давлением на головку патрона около 2 300 кг) колодка получает напряжения, не превосходящие напряжений от обычных дробовых патронов 12 калибра при выстреле ими из верхних стволов. А эти последние напряжения значительно больше (почти в 2 раза), чем напряжения колодки в обычных двустволках 12 калибра. Ясно, что для тройников мелкие калибры особенно рекомендуются и что все указанные только что правила имеют место, независимо от того, как мы оценим числовую величину напряжений колодки при выстреле. Во всяком случае, эти напряжения будут значительно ниже в малых калибрах и одностволках и значительно выше в верхних стволах тройников.

Колодка — одно из слабейших мест охотничьего ружья; поэтому крупным недостатком коробочных бескурковых систем, вроде Энсон и Дили, и подкладных замков является изрезан-ность колодки, влекущая за собой ослабление ее.

В литературе нередко встречается указание, что чем длиннее колодка, тем она прочнее (т. е. испытывает меньшие напряжения при выстреле). Первую попытку подробнее разобраться в вопросе о работе коленчатой колодки сделал в 1909 г. П. В. Ланге («Опыт исследования конструкции охотничьих ружей») и затем в 1912 г. С. А. Бутурлин (т. I «Стрельба пулей»). В последней книге доказано, что длине колодки нельзя приписывать, как это делалось до того времени почти" всеми, преобладающего значения в смысле прочности; колодки современных охотничьих централок не менее слабы в отношении возлагаемой на них работы, чем стволы. Напряжения металла колодок двустволок в самом опасном по слабости их месте (угол схождения подушек со щитком) мы определили для обычных охотничьих зарядов 12 калибра (давления 300—430 атм.) и для колодок различных размеров и форм — от 12,1 до 18 65 кг на 1 мм2, а при предельных давлениях (до 575 атм.) до 24,2—37,3 кг на 1 мм2, последнее, впрочем, только в очень слабых по размерам колодках; в нитроэкспрессах — даже 30—35 кг. Разумеется, эти расчеты — лишь первое приближение к решению, а не решение. Малое значение длины подушек колодки для ее прочности вполне подтверждается обширным опытом. Именно колодки систем Ле-фоше и Дрейзе имели чрезвычайно длинные подушки, но не показывали исключительной прочности. С другой же стороны, не показывала слабости колодка системы «Фильд», у которой длина подушек сведена к нулю, как ясно видно на рисунке 12.

Давление газов на задний щиток колодки несколько меньше, чем на дно гильзы, так как стенки гильзы прижимаются газами к стенкам патронника и это мешает гильзе скользить назад и давить на колодку. Но так как материал гильзы до некоторой степени растяжим, то разница эта очень мала. Пренебрегая ею, можно сказать, что каждые 10 атмосфер давления газов в патроннике производят давление на щиток колодки: в 12 калибре—28,7 кг, в 20 калибре—-20,5 кг и в 24 калибре — 16,4 кг.

Для примера скажем, что в автоматическом пистолете Маузера калибра 7,62 мм все давление на затвор — около 1470 кг, в патроне Винчестера 30—30—около 1150 кг, в старой берданке (четырехлинейной) —1960 кг и в современной трехлинейке (7,62 мм) —2780 кг.

Если не известно наибольшее давление газов в стволе, то можно считать, что в дробовом ружье оно раза в 3 больше среднего давления но всему стволу, а в нарезном—даже до 3,5 раз.. Среднему же давлению соответствует живая сила снаряда; как уже объяснено выше.

Что давление на щиток колодки действительно практически вполне соответствует наибольшему давлению газов в стволе, это не подлежит сомнению, так что английское военное ведомство для определения наибольших давлений даже устанавливает кре-шерный прибор не на стенках патронника, а в затворе позади головки гильзы.

Что касается давления пороховых газов, то для определения его при черных порохах можно пользоваться нижеследующей формулой, подсчет по которой при пользовании логарифмами очень прост:

здесь Д означает давление в атмосферах или килограммах на 1 см2, n—заряд черного пороха в граммах, с —снаряд дроби с пыжами в граммах и d—поперечник канала ствола в миллиметрах. Конечно, ни сорт пороха, ни другие обстоятельства не учтены здесь, так что подсчет получается довольно грубо приблизительный. Подсчет по живой силе снаряда гораздо точнее: в нем мы не приняли во внимание того обстоятельства, что энергия пороховых газов из-за трения и других потерь процентов на 10—20 больше, чем энергия снаряда, но зато не приняли в расчет и сопротивления гильзы.

Но для расчета живой силы снаряда часто нехватает цифры начальной скорости. Чаще известна скорость, отнесенная к точке в 10 м от дула. Но, зная последнюю, можно определить и начальную по формуле, которой легко пользоваться, зная 4 правила арифметики. Она годна лишь для дроби:

где V₀— обычное обозначение начальной скорости в м/сек., V₁₀— скорость в 10 м от дула b — вес в кг кубического метра воздуха во время получения скорости V₁₀; при температуре в нуль градусов и при давлении барометра 760 мм он равен 1,293 кг, при жаркой погоде и низком давлении меньше, зимой же больше, до 1,500 и больше, d — диаметр одной дробины в метрах, с—вес одной дробины в килограммах. Данные о весе воздуха, конечно, при надобности можно получить в ближайшей метеорологической обсерватории.

Опыты стрельбы с вынутыми запирающими болтами производились много раз в различных странах и давно известны. Выстрел дает сильные, но столь ничтожно кратковременные напряжения (от вспышки пороха до вылета снаряда 0,0035— 0,0045 сек. или около одной двухсот пятидесятой доли секунды нормально), что ствол не может успеть значительно открыться, а в небольших пределах упругости веревочки или мускулов руки он фактически приоткрывается при этих опытах, но никогда не остается вполне неподвижным. Это ясно было доказано (рис. 51) еще в 1878 г. опытами редакции Фильда. На щиток колодки напаивался шпенек (А), а на стволы — зажим (Б) и между ними плотно натягивалась тонкая полоска фольги (В). При больших зарядах эта полоска (в новом, высокосортном ружье) неизменно рвалась, даже при запертых нижних крючках. Между тем после выстрела никакого просвета между колодкой и стволами не оставалось. Значит, даже при отличной колодке и нижних задвижках напряжения при нормальном заряде были так велики, что упругость металла позволяла стволам в момент наибольших давлений слегка приоткрываться и затем становиться на место по прекращении давлений. Что фольга рвалась при этом не от сотрясения, а именно от приоткрывания, доказывалось тем, что она оставалась целой, если и верхний затвор '(поперечный болт Гринера) был поставлен на место.

Один из инженеров работал недавно над расчетом сопротивления коленчатой колодки. По его расчетам в обычной двустволке 12 калибра при стрельбе нормально сильными патронами (ружье — 3,3 кг, колодка — 55 мм длиной, стволы — 737 мм длиной и 1,885 кг весом, дробь с пыжами—35 г и начальная скорость 375 м/сек.) во время выстрела без всяких з а т в о р о в, если принять в расчет момент инерции стволов и угловое ускорение их, ствол успевает приоткрыться (подняться казенным концом) лишь, приблизительно, на 0,25 мм. После выстрела по инерции при сжатии рукой с силой всего 20 кг ствол может продолжать приоткрываться далее всего на длину не более 2,6 мм. Эти расчеты, следовательно, вполне подтверждают мое прежнее мнение.

Наконец, главным и лучшим доказательством того, что колодки централок вовсе не излишне прочны, является массовый опыт на протяжении десятков лет. Всякий, кто действительно интересовался оружием, конечно, не только много слышал о разорванных колодках, но и видел их.

У нас опыты со стрельбой без затворных болтов производил инж. Я. И. Каневский. У него при заряде 6,4 г черного пороха и 38,4 г дроби на третьем выстреле разрывался шпагат, прикручивавший казенный конец стволов к колодке и оказывавший сопротивление в 265 кг. Случалось при подобных опытах и при значительно слабейших патронах срезывало открыванием стволов стальной прут в 0,7 и даже в 0,9 мм в поперечнике. И то, и другое вовсе не похоже на ничтожные напряжения, особенно если учесть упругость и растяжимость шпагата; все. это более подходит к нашим расчетам, сделанным в 1912 году. Тогда мы рассчитывали как наибольший предел, не учитывая сопротивления самой гильзы, что при обычных зарядах 12 калибра, дающих напряжение пороховых газов около 400 атм. и общее давление на всю головку гильзы около ИЗО кг, сила, приоткрывающая стволы двустволки, будет около 400 кг. Это как будто много, но зато действует эта сила только ничтожные доли секунды.

Известен ряд случаев разлома колодок без повреждения стволов, следовательно, при выстрелах, развивавших давления нормальные или не особенно сильно повышенные. Это опять-таки доказывает, что и нормальные патроны дают напряжения, для колодок вовсе не ничтожные.

И показательно еще вот что: рвались колодки не где попало, а всегда именно в том месте, которое показывается расчетами как самое слабое место: в углу, где сходятся подушки со щитком. Ведь если бы разрывы происходили от случайных пороков металла, то рвало бы в разных местах, там, где случайно оказался порок.

Рвало колодки и на садочных ружьях на садках, — значит, не вследствие чрезмерных зарядов: самые условия садок заставляют стрелять аккуратно снаряженными, не преувеличенными зарядами.

Рвались колодки и первосортных английских ружей, сделанные из мягкой стали или лучшего сварочного железа, затем цементированного. Но почти во всех известных случаях это были коробочные колодки системы Ансон и Дили (хотя на первосортных английских бескурковках коробочные системы менее распространены, чем системы с боковыми замками) или же ружья с подкладными замками.

По поводу последних фактов иногда заявляют, что колодки ломаются не оттого, что выстрел дает им сильные напряжения, я оттого, что в некоторых колодках при отливке или закалке образуются невидимые трещины или чрезмерные внутренние напряжения, которые и должны сосредоточиваться у угла или колена колодки. Ведь постоянные внутренние напряжения (а следовательно, и возможные волосные трещинки) гораздо чаще образуются в кусках металла сложных, фигурных очертаний, со многими выемками и вырезами. В сплошных колодках такие невидимые (и потому до порчи колодки ни продавцу ружья, ни покупателю не известные) пороки, очевидно, чаще образуются при небольших размерах колодок. По крайней мере, все разорванные колодки были либо из плохого материала (чугун, сталь с избытком фосфора или серы и т. п.), либо из хороших материалов, но слишком ослабленные малыми размерами или сильными вырезами. Если бы напряжения колодки при выстреле были «ничтожны», то было бы разумно делать их не из хорошей стали, а из более дешевого, но и менее прочного ковкого чугуна. И это с успехом делается в цилиндрических коробках (которые при выстреле работают только на растяжение, а не на изгиб и потому напрягаются гораздо меньше, чем коленчатая колодка). Но когда коленчатые колодки стали делать (в Германии и Бельгии лет около 30 назад) из чугуна, то разрывы их приняли такой массовый характер, что пришлось запретить законом выработку этих колодок из чугуна.

Именно поэтому колодкам даже из хорошего материала надо придавать достаточные размеры и не изрезывать их (рис. 52: А — колодка с подкладными замками, Б — колодка при системе Ансон и Дили, В — с цельными подушками).

Наконец, разрыв колодки — это уже последняя и очень опасная крайность. Огромное большинство колодок, конечно, не рвется, но зато чрезмерно быстро изнашивается и позволяет стволам расшатываться. Конечно, это в известной степени происходит за счет изнашивания крючков стволов, а также за счет стирания осевого болта и частей поверхности от трения. Но что это отчасти происходит и за счет остающихся деформаций колодки, ясно уже из того, что массивные колодки хорошего материала служат несравненно дольше, не расшатываясь, чем слабые колодки, а также из того, что стрельба очень сильными зарядами скорее расшатывает ружья. Ведь стирание трущихся поверхностей колодки, затвора и стволов зависит лишь от числа открываний и закрываний (хотя бы и при пустом ружье), следовательно, от числа выстрелов, а вовсе не от силы давлений при запертом стволе. От силы же 'Патронов могут зависеть лишь временные или остающиеся деформации (растяжения и изгибы). Достаточно внимательно осмотреть десяток-другой действительно поработавших в поле двустволок, чтобы обнаружить, что нижние болты затвора нередко имеют ясные следы' смятия. Понятно, что сминается сталь не от трения, а от сильного давления. А если болты затвора подвергаются сильным давлениям между крючками и колодкой, то последняя не может не получать соответственно сильных напряжений. Таким образом опыты опять опровергают мнение о «ничтожности» напряжений коленчатой колодки.