1.7. Деформация дроби

Дробь, выпускаемая нашей промышленностью, должна соответствовать ГОСТ 4.418-86 СПКП «Дробь охотничья, спортивная и картечь. Номенклатура показателей». По типу дробь делится на ОМ (охотничья мягкая), ОТ (охотничья твердая), СТ (спортивная твердая), КО (картечь охотничья), а по способу изготовления делится на Ш (штампованная), Л (литая) и К (катаная).

Все это мы можем купить отдельно или в снаряженном патроне, но что мы получаем после выстрела...

Впервые я столкнулся с этой дробью, когда осваивал премудрости стрельбы на круглом стенде. Стать спортсменом я не стремился, но и тренироваться на братьях наших меньших не хотелось. Учеба шла с трудом, стрелять приходилось много, да и сын подрастал, так что приходилось, как-то выкручиваться. Стенд поглощал немало денег, но и давал возможность частично компенсировать расходы: гильзы, полиэтиленовые пыжи и, самое главное, - дробь - удавалось собирать и использовать вторично. Техника сбора дроби была доведена до такой производительности, что обеспечивала дробью не только нас, но всех желающих ее покупать, причем очистка ее от посторонних предметов была столь высока, что я готов был возвращать деньги покупателю, если в 10-килограммовом мешке найдется хоть одна песчинка. Неудобство, однако, заключалась в том, что нельзя было вернуть дроби ее первоначальную форму. Поэтому ее можно было использовать только для тренировки на круглом стенде или на охоте при стрельбе на коротких расстояниях, что нами и практиковалось. Ведь хорошо известно, что в таких случаях используется дробь даже в виде кубиков или пластинок круглой или прямоугольной формы.

Однако вернемся к дроби. Что же так обезображивает дробь при выстреле? Два фактора тому причиной: истирание дроби о стенки ствола и смятие ее при выстреле, естественно, в самый первый момент страгивания ее с места. И если первый фактор устраним благодаря использованию пыжей-контейнеров, то второй фактор устранить невозможно.

Как известно, для придания дроби дульной скорости до 400 м/с и более давление в стволе должно превосходить 600 бар. Это давление, будучи умножено на площадь поперечного сечения канала ствола, создает силу, которая вызывает ускорение до 50.10³ м/с² . Верхние слои дроби давят на нижние слои с такой силой, что уже четвертый слой начинает испытывать деформацию. Положение усугубляется еще и тем, что происходит расклинивание дроби, в результате чего давление дроби на стенки ствола и друг на дружку, по данным С.А.Нетыксы «К теории ружейного дробового ствола и механике дробового выстрела», может быть раз в 5-6 больше давления пороховых газов.

Как же решалась эта проблема? Прежде всего, мягкая свинцовая дробь, у которой твердость по Бринеллю НВ составляет всего 4 единицы, была заменена твердой («каленой») дробью, у которой НВ = 20-22. Это мероприятие на первых порах позволяло до некоторой степени решить эту проблему, но ненадолго. С появлением более качественной легированной ствольной стали с пределом пропорциональности (упругости) не менее 70.10⁷ Па и с последующим увеличением давления в стволе, и эта дробь деформируется.

Чтобы предотвратить деформацию дроби приходится прибегать к испытанному нашими предшественниками способу - пересыпке дроби сыпучими материалами. Я лично никогда этим не пользовался, однако, занявшись математическим анализом дробового выстрела, и этот аспект я решил рассмотреть более подробно.

Сначала я подверг дробинки №9 и №6 непосредственному давлению. При нагрузке 40 кгс дробинка №9, помещенная между двумя металлическими пластинками, сплющилась в лепешку диаметром 2,2 мм и толщиной 1,3 мм, а у дробинки №6 размеры были 3 мм и 1,5 соответственно. Расчеты показали, что давление при этом составляло порядка 600 бар, что соответствует давлению пороховых газов в стволе. Но в стволе дробь не сминается до такой степени, поскольку каждая дробинка зажата со всех сторон соседними дробинками, по крайней мере, в 6 точках.

Затем был изготовлен стальной цилиндр со штоком и системой рычагов и грузов, обеспечивающих давление в цилиндре до 640 бар. Чтобы результаты эксперимента были более эффектными, испытанию подвергалась та же дробь №9, памятуя о том, что контактные напряжения тем больше, чем меньше радиус кривизны контактирующих поверхностей. В качестве сыпучих материалов использовались: крахмал картофельный высший сорт ГОСТ 7699-78 (классический способ); мука пшеничная высший сорт (для сравнения) и соль поваренная пищевая выварочная «Экстра». Последний состав был испробован мною, поскольку мне казалось, что твердость сыпучих материалов должна быть близка к твердости дроби.

Так как объем шара составляет около 52% от объема охватываемого его куба, то при каждом испытании дробь смешивалась с равным по объему количеством сыпучего материала, что должно было обеспечивать полное заполнение промежутков между дробинами. Эта смесь засыпалась в цилиндр и подвергалась сжатию вышеуказанным давлением 640 бар. Результаты исследования представлены в таблице 1.

Таблица 1   

Качественно состояние дроби можно было охарактеризовать следующим образом: при отсутствии наполнителя дробь выглядела крайне неудовлетворительно (она точь-в-точь напоминала собранную дробь со стенда). Пшеничная мука в незначительной степени улучшала состояние дроби. Соль и особенно крахмал оставляли дробь практически в первозданном виде.

Но это, так сказать, общий взгляд на состояние дроби. Для количественной оценки влияния наполнителя, я исходил из следующих соображений. Деформацию чистой дроби без наполнителя я принял за 100%. Поскольку чистый крахмал сминается на 18,9%, и чтобы дробь с крахмалом совсем не деформировалась, половина крахмала в смеси с дробью должна бы была сминаться на 9,45%. Поэтому, смятие пересыпанной крахмалом дроби на 9,45% был принят за нуль деформации. Но смятие дроби с крахмалом, как видно из таблицы, было не 9,45%, а 12,3%. Следовательно, на долю деформации дроби приходится 12,3% - 9,45% = 2,85%, что и записано в последнем столбце на нижней строчке. В этом же столбце находятся данные, вычисленные по этой же методике для соли (7,69%) и муки (24,75%). Таким образом, использование крахмала, действительно, дает весьма значительный эффект, уменьшая деформацию дроби до 14 раз (39,2/2,85 = 13,75). В книге Н.Л.Изметинского и Л.Е.Михайлова «Ижевские ружья», приведены данные, непосредственно полученные в результате стрельбы, где деформация дроби с крахмалом и без крахмала оценивалась ими всего в 1,7 раза. На мой взгляд, это вызвано, с одной стороны, необоснованно низким количеством крахмала (всего 2 г вместо 3,8 г по моим расчетам). Действительно, поскольку отношение насыпной плотности дроби №9 к насыпной плотности крахмала равно 9,4, то на 35,5 г дроби №9 следовало взять 3,8 г крахмала или, чтобы сохранить массу снаряда 35,5 г, крахмала следовало взять 3,4 г, а дроби 32,1 г. При таком соотношении можно быть уверенным, что дробины не будут касаться друг друга при выстреле. С другой стороны, расхождение результатов, и это самое главное, произошло из-за разных методов оценки деформации.

Таким образом, уменьшение деформации дроби происходит не за счет амортизации крахмала, как некоторые полагают, а за счет того, что каждая дробинка плотно упакована в среду, которая деформируется меньше, чем сама дробь (см. таблицу 1), и они не деформируют друг друга. Что же касается попыток уменьшить деформацию дроби за счет амортизации пыжей и контейнеров, смятие которых составляет всего несколько миллиметров, то на это, право, особенно уповать не следует, поскольку, как было установлено выше, пыжи уже на стадии форсирования сжаты на большую свою величину. Применение медленно горящих (прогрессирующих) порохов, несомненно, может дать эффект, если только давление в стволе будет нарастать постепенно и будет растянуто на значительную длину ствола (в идеале по всему каналу ствола).

Выходом из этой ситуации может явиться применение стальной дроби, у которой НВ может составлять 200 и более. Кроме того, если деформация стальной дроби находится в пределах ее пропорциональности, то при вылете из ствола она в состоянии вернуть свою первоначальную форму, чего свинцу и свинцовым сплавам не дано. Кстати, так уж плоха стальная дробь? Плотность свинца равна 11 г/см³, а стали - 7,8 г/см³, то есть в 1,4 раза больше. При той же массе снаряда количество стальных дробин того же номера можно положить в это же число раз больше и решить до некоторой степени проблему кучности. Не следует забывать, что при отсутствии деформации дроби каждая дробина может иметь одну и ту же кинетическую энергию (резкость), и вопрос будет стоять лишь об обеспечении необходимой плотности дроби в осыпи. Можно поступить и иначе. При том же числе дробин в снаряде взять более крупную дробь и, тем самым, уменьшить частично потерю скорости дроби в полете. Расчеты показывают, что можно брать дробь для этого случая на два номера крупнее. Проблема, однако, состоит в том, как поместить больший объем дроби в гильзу длиной 70 мм, а ведь живы еще ружья с длиной патронника 65 мм. При полном запрещении стрельбы дробью, содержащей свинец, придется переходить на современные ружья с длиной патронника 76 и более миллиметров или рассверливать патронники существующих ружей под соответствующие гильзы. Во всех случаях, следует отказаться от стрельбы на запредельных расстояниях, а обратить внимание на искусство маскировки, на скрадывание и подманивание дичи, на мастерство владения своим оружием. Этим, кстати, Охота и была всегда привлекательна.