Отдача

Обратный импульс оружия при выстреле

Ранняя морская пушка, которая могла слегка откатываться назад при выстреле и поэтому должна была быть привязана прочными тросами.

Отдача (часто называемая отдачей , ударом или просто пинком ) — это направленная назад тяга , возникающая при выстреле из оружия . С технической точки зрения отдача является результатом сохранения импульса , поскольку согласно третьему закону Ньютона сила , необходимая для ускорения чего-либо, вызовет равную, но противоположную по знаку силу реакции , что означает, что импульс, полученный снарядом и выхлопными газами ( выброс ), будет математически уравновешен равным и противоположным по знаку импульсом, приложенным к оружию.

Основы

Любая система запуска (оружие или нет) генерирует отдачу. Однако отдача представляет собой проблему только в области артиллерии и огнестрельного оружия из-за величины действующих сил. Давление в каморе орудия и силы ускорения снаряда огромны, порядка десятков-сотен мегапаскалей [ nb ^1] и в десятки тысяч раз превышают ускорение свободного падения ( g ), и оба эти фактора необходимы для запуска снаряда с полезной скоростью в течение очень короткого времени (обычно всего несколько миллисекунд) его перемещения внутри ствола. Между тем, те же давления, которые действуют на основание снаряда, действуют и на заднюю поверхность каморы орудия, ускоряя орудие назад во время выстрела с той же силой, с которой оно ускоряет снаряд вперед.

Это перемещает оружие назад и создает импульс отдачи. Этот импульс отдачи является произведением массы и ускорения снаряда и пороховых газов, объединенных в обратном порядке: снаряд движется вперед, отдача — назад. Чем тяжелее и быстрее снаряд, тем больше будет отдача. Оружие приобретает скорость назад, которая является отношением этого импульса к массе оружия: чем тяжелее оружие, тем медленнее скорость назад. Например, пуля 8 г (124 г) калибра 9×19 мм Parabellum, летящая вперед с начальной скоростью 350 м/с, создает импульс, толкающий пистолет весом 0,8 кг, стреляющий из него со скоростью 3,5 м/с, назад, если стрелок не встречает сопротивления.

Противодействие отдаче

Чтобы остановить движущееся назад орудие, импульс, приобретенный орудием, рассеивается направленной вперед силой противоотката, приложенной к оружию в течение определенного периода времени во время и после вылета снаряда из дула. ^{[nb 2]} В ручном стрелковом оружии стрелок прикладывает эту силу с помощью собственного тела, что приводит к заметному импульсу, обычно называемому «отдачей». В более тяжелом оружии, таком как крупнокалиберные пулеметы или артиллерийские орудия , импульс отдачи передается через платформу , на которой установлено оружие . Практические весовые орудийные установки, как правило, недостаточно прочны, чтобы выдерживать максимальные силы, ускоряющие орудие в течение короткого времени, когда снаряд находится в стволе. Чтобы смягчить эти большие силы отдачи, механизмы амортизации отдачи распределяют силу противоотката в течение более длительного времени, как правило, в десять-сто раз больше, чем продолжительность сил, ускоряющих снаряд. В результате требуемая сила противоотката пропорционально ниже и легко поглощается орудийной установкой.

Для применения этой силы противоотката современные навесные орудия могут использовать амортизацию отката, включающую пружины и гидравлические механизмы отката , аналогичные амортизирующей подвеске на автомобилях. Ранние пушки использовали системы тросов вместе с трением качения или скольжения для обеспечения сил, замедляющих откат пушки до остановки. Амортизация отката позволяет снизить максимальную силу противоотката, чтобы не превышать предельные значения прочности орудийной установки.

Вклад пороховых газов

Современные пушки также очень эффективно используют дульные тормоза для перенаправления части пороховых газов назад после вылета снаряда. Это обеспечивает противооткатную силу стволу, позволяя более эффективно проектировать буферную систему и орудийную установку при еще меньшем весе.

Пороховые газы используются еще больше в безоткатных орудиях , где большая часть газа высокого давления, остающегося в стволе после вылета снаряда, выбрасывается назад через сопло в задней части камеры, создавая большую силу противодействия отдаче, достаточную для устранения необходимости в мощных буферах, смягчающих отдачу, на установке (хотя и за счет снижения начальной скорости снаряда).

Ручное огнестрельное оружие

Те же самые физические принципы, влияющие на отдачу в стационарном оружии, применимы и к ручному оружию. Однако тело стрелка берет на себя роль оружейного крепления и должно аналогичным образом рассеивать импульс отдачи оружия в течение более длительного периода времени, чем время полета пули в стволе, чтобы не травмировать стрелка. Руки, предплечья и плечи обладают значительной прочностью и эластичностью для этой цели, до определенных практических пределов. Тем не менее, «воспринимаемые» пределы отдачи различаются от стрелка к стрелку в зависимости от размера тела, использования подушек отдачи , индивидуальной переносимости боли, веса огнестрельного оружия и того, используются ли системы амортизации отдачи и дульные устройства ( дульный тормоз или глушитель ). По этой причине установление стандартов безопасности отдачи для стрелкового оружия остается сложной задачей, несмотря на простую задействованную физику. ^[1]

Физика: импульс, энергия и импульс

При выстреле из ружья действуют два закона сохранения: сохранение импульса и сохранение энергии . Отдача объясняется законом сохранения импульса, поэтому ее проще обсуждать отдельно от энергии .

Импульс — это просто масса, умноженная на скорость. Скорость — это скорость в определенном направлении (не просто скорость). В очень техническом смысле скорость — это скаляр (математика) : величина; в то время как скорость — это вектор (физика) : величина и направление. Импульс консервативен: любое изменение импульса объекта требует равного и противоположного изменения некоторых других объектов. Отсюда и отдача: придание импульса снаряду требует придания противоположного импульса орудию.

Изменение импульса массы требует приложения силы (это законы движения Ньютона ). В огнестрельном оружии силы сильно меняются, поэтому важен импульс : изменение импульса равно импульсу. Быстрое изменение скорости ( ускорение ) оружия является ударом и будет парировано как будто амортизатором .

Энергия при стрельбе из огнестрельного оружия имеет много форм (тепловая, давление), но для понимания отдачи важна кинетическая энергия , которая равна половине массы, умноженной на квадрат скорости. Для откатывающегося оружия это означает, что при заданном импульсе назад удвоение массы вдвое уменьшает скорость, а также вдвое уменьшает кинетическую энергию оружия, что облегчает ее рассеивание.

Импульс

Если все массы и скорости учтены, то векторная сумма, величина и направление импульса всех вовлеченных тел не изменятся; то есть импульс системы сохраняется. Это сохранение импульса является причиной того, что отдача оружия происходит в направлении, противоположном направлению вылета пули — масса, умноженная на скорость снаряда (включая газ) в положительном направлении, равна массе, умноженной на скорость оружия в отрицательном направлении. В итоге общий импульс системы (боеприпасы, оружие и стрелок/стрелковая платформа)) равен нулю, как и до нажатия на курок.

Таким образом, с точки зрения практической инженерии, посредством математического применения закона сохранения импульса, можно вычислить первое приближение импульса отдачи и кинетической энергии оружия , просто основываясь на оценках скорости снаряда (и массы), вылетающего из ствола. А затем правильно спроектировать системы амортизации отдачи, чтобы безопасно рассеивать этот импульс и энергию. Для подтверждения аналитических расчетов и оценок, после изготовления прототипа оружия, энергия и импульс отдачи снаряда и оружия могут быть напрямую измерены с помощью баллистического маятника и баллистического хронографа .

Природа процесса отдачи определяется силой, действующей на оружие расширяющимися в стволе газами (сила отдачи), которая равна и противоположна силе, действующей на выбрасыватель. Она также определяется силой противоотката, приложенной к оружию (например, рука или плечо оператора или крепление). Сила отдачи действует только в то время, когда выбрасыватель все еще находится в стволе оружия. Сила противоотката, как правило, применяется в течение более длительного периода времени и добавляет оружию импульс вперед, равный импульсу назад, создаваемому силой отдачи, чтобы остановить оружие. Существует два особых случая силы противоотката: свободная отдача , в которой продолжительность силы противоотката намного больше продолжительности силы отдачи, и нулевая отдача, в которой сила противоотката совпадает с силой отдачи по величине и продолжительности. За исключением случая нулевой отдачи, сила противоотдачи меньше силы отдачи, но действует дольше. Поскольку сила отдачи и сила противоотдачи не совпадают, оружие будет двигаться назад, замедляясь, пока не остановится. В случае нулевой отдачи две силы совпадают, и оружие не будет двигаться при выстреле. В большинстве случаев оружие очень близко к состоянию свободной отдачи, поскольку процесс отдачи обычно длится намного дольше, чем время, необходимое для перемещения выбрасывателя по стволу. Примером почти нулевой отдачи может служить оружие, надежно закрепленное на массивном или хорошо закрепленном столе или поддерживаемое сзади массивной стеной. Однако использование систем нулевой отдачи часто непрактично и небезопасно для конструкции оружия, поскольку импульс отдачи должен быть поглощен непосредственно через очень небольшое расстояние упругой деформации материалов, из которых изготовлены оружие и крепление, возможно, превышая их пределы прочности. Например, если приставить приклад крупнокалиберного ружья прямо к стене и нажать на курок, существует риск растрескивания как приклада ружья, так и поверхности стены.

Отдача огнестрельного оружия, будь она большой или малой, является результатом закона сохранения импульса. Если предположить, что огнестрельное оружие и снаряд находятся в состоянии покоя перед выстрелом, то их общий импульс равен нулю. Если предположить, что отдача близка к свободной, и пренебречь выбрасываемыми из ствола газами (приемлемая первая оценка), то сразу после выстрела сохранение импульса требует, чтобы общий импульс огнестрельного оружия и снаряда был таким же, как и до выстрела, а именно нулевым. Математически это можно выразить так: где — импульс огнестрельного оружия, а — импульс снаряда. Другими словами, сразу после выстрела импульс огнестрельного оружия равен и противоположен импульсу снаряда. $${\displaystyle p_{\text{f}}+p_{\text{p}}=0}$$ ${\displaystyle p_{\text{f}}}$ ${\displaystyle p_{\text{p}}}$

Поскольку импульс тела определяется как его масса, умноженная на его скорость, мы можем переписать приведенное выше уравнение как: где: $${\displaystyle m_{\text{f}}v_{\text{f}}+m_{\text{p}}v_{\text{p}}=0}$$

• ${\displaystyle m_{\text{f}}}$это масса огнестрельного оружия
• ${\displaystyle v_{\text{f}}}$это скорость огнестрельного оружия сразу после выстрела
• ${\displaystyle m_{\text{p}}}$это масса снаряда
• ${\displaystyle v_{\text{p}}}$это скорость снаряда сразу после выстрела

Сила, интегрированная по временному периоду, в течение которого она действует, даст импульс, предоставляемый этой силой. Сила противоотката должна предоставить достаточно импульса огнестрельному оружию, чтобы остановить его. Это означает, что:

$${\displaystyle \int _{0}^{t_{\text{cr}}}F_{\text{cr}}(t)\,dt=-m_{\text{f}}v_{\text{f}}=m_{\text{p}}v_{\text{p}}}$$

где:

• ${\displaystyle F_{\text{cr}}(t)\,}$сила противоотдачи как функция времени ( t )
• ${\displaystyle t_{\text{cr}}}$длительность силы противоотката

Аналогичное уравнение можно записать для силы отдачи огнестрельного оружия:

$${\displaystyle \int _{0}^{t_{\text{r}}}F_{\text{r}}(t)\,dt=m_{\text{f}}v_{\text{f}}=-m_{\text{p}}v_{\text{p}}}$$

где:

• ${\displaystyle F_{\text{r}}(t)}$сила отдачи как функция времени ( t )
• ${\displaystyle t_{\text{r}}}$длительность силы отдачи

Если предположить, что силы распределены равномерно по их продолжительности, то условием свободной отдачи будет , а условием нулевой отдачи — . ${\displaystyle t_{\text{r}}\ll t_{\text{cr}}}$ ${\displaystyle F_{\text{r}}(t)+F_{\text{cr}}(t)=0}$

Угловой момент импульса

При стрельбе из оружия в условиях свободной отдачи сила, действующая на оружие, может не только отбрасывать его назад, но и заставлять его вращаться вокруг центра масс или крепления отдачи. Это особенно актуально для старого огнестрельного оружия, такого как классическая винтовка Кентукки , где приклад наклонен вниз значительно ниже ствола, обеспечивая точку поворота, вокруг которой дуло может подниматься во время отдачи. ^{[ необходима цитата ]} Современное огнестрельное оружие, такое как винтовка М16 , использует конструкцию приклада, которая находится на прямой линии со стволом, чтобы свести к минимуму любые вращательные эффекты. Если есть угол для вращения деталей отдачи, крутящий момент ( ) на оружии определяется по формуле: ${\displaystyle \tau }$

$${\displaystyle \tau =I{\frac {d^{2}\theta }{dt^{2}}}=hF(t)}$$

где - перпендикулярное расстояние центра масс оружия под осью ствола, - сила, действующая на оружие со стороны расширяющихся газов, равная и противоположная силе, действующей на пулю, - момент инерции оружия относительно его центра масс или точки опоры, и - угол поворота оси ствола "вверх" от его ориентации при зажигании (угол прицеливания). Угловой момент оружия находится путем интегрирования этого уравнения, чтобы получить: где было использовано равенство импульсов оружия и пули. Угловой поворот оружия при выходе пули из ствола затем находится путем повторного интегрирования: ${\textstyle h}$ ${\textstyle F(t)}$ ${\textstyle I}$ ${\displaystyle \theta }$ $${\displaystyle I{\frac {d\theta }{dt}}=h\int _{0}^{t}F(t)\,dt=hm_{\text{g}}V_{\text{g}}(t)=hm_{\text{b}}V_{\text{b}}(t)}$$ $${\displaystyle I\theta _{f}=h\int _{0}^{t_{f}}m_{\text{b}}V_{\text{b}}\,dt=2hm_{\text{b}}L}$$

где - угол над углом прицеливания, под которым пуля покидает ствол, - время прохождения пулей ствола (из-за ускорения время больше, чем  : ) и L - расстояние, которое пуля проходит от своего положения покоя до кончика ствола. Угол, под которым пуля покидает ствол над углом прицеливания, тогда определяется по формуле: ${\displaystyle \theta _{f}}$ ${\displaystyle t_{f}}$ ${\displaystyle a=2x/t^{2}}$ ${\displaystyle L/V_{\text{b}}}$ ${\displaystyle t_{f}=2L/V_{\text{b}}}$ $${\displaystyle \theta _{f}={\frac {2hm_{\text{b}}L}{I}}}$$

Включая выброшенный газ

Прежде чем снаряд покидает ствол пушки , он обтурирует канал ствола и «затыкает» расширяющийся газ, образующийся при сгорании топлива позади него. Это означает, что газ по сути содержится в закрытой системе и действует как нейтральный элемент в общем импульсе физики системы. Однако, когда снаряд покидает ствол, эта функциональная герметизация снимается, и высокоэнергетический газ канала ствола внезапно освобождается, чтобы выйти из дула и расшириться в форме сверхзвуковой ударной волны (которая часто может быть достаточно быстрой, чтобы на мгновение обогнать снаряд и повлиять на динамику его полета ), создавая явление, известное как дульный взрыв . Прямой вектор этого взрыва создает эффект реактивного движения , который воздействует обратно на ствол и создает дополнительный импульс поверх обратного импульса, создаваемого снарядом до того, как он покинет пушку .

Общая отдача, приложенная к огнестрельному оружию, равна и противоположна общему импульсу движения вперед не только снаряда, но и выброшенного газа. Аналогично, энергия отдачи, придаваемая огнестрельному оружию, зависит от выброшенного газа. По закону сохранения массы масса выброшенного газа будет равна первоначальной массе пороха (предполагая полное сгорание). В грубом приближении можно считать, что выброшенный газ имеет эффективную скорость выхода, где — начальная скорость снаряда и приблизительно постоянна. Тогда общий импульс пороха и снаряда будет равен: где — масса порохового заряда, равная массе выброшенного газа. ${\displaystyle \alpha V_{0}}$ ${\displaystyle V_{0}}$ ${\displaystyle \alpha }$ ${\displaystyle p_{e}}$ $${\displaystyle p_{e}=m_{p}V_{0}+m_{\text{g}}\alpha V_{0}\,}$$ ${\displaystyle m_{\text{g}}\,}$

Это выражение следует подставить в выражение для импульса снаряда, чтобы получить более точное описание процесса отдачи. Эффективная скорость может также использоваться в уравнении энергии, но поскольку используемое значение α обычно указывается для уравнения импульса, полученные значения энергии могут быть менее точными. Значение константы α обычно принимается лежащим между 1,25 и 1,75. Оно в основном зависит от типа используемого метательного заряда, но может немного зависеть от других вещей, таких как отношение длины ствола к его радиусу.

Дульные устройства могут уменьшить импульс отдачи, изменяя схему расширения газа. Например, дульные тормоза в первую очередь работают, отводя часть газового выброса в стороны, увеличивая интенсивность бокового взрыва (следовательно, громче в стороны), но уменьшая тягу от прямой проекции (следовательно, меньшая отдача). Аналогично, компенсаторы отдачи отклоняют газовый выброс в основном вверх, чтобы противодействовать подъему дула . Однако глушители работают по другому принципу, не направляя расширение газа вбок, а вместо этого модулируя поступательную скорость расширения газа. Используя внутренние перегородки , газ заставляют проходить по извилистому пути, прежде чем в конечном итоге выпуститься наружу в передней части глушителя, таким образом рассеивая его энергию на большей площади и в течение более длительного времени. Это снижает как интенсивность взрыва (следовательно, меньшую громкость ), так и создаваемую отдачу (что касается того же импульса , сила обратно пропорциональна времени ).

Восприятие отдачи

Отдача при стрельбе из револьвера Smith & Wesson Model 500

Для стрелкового оружия то, как стрелок воспринимает отдачу, или удар , может оказать значительное влияние на опыт и производительность стрелка. Например, к оружию, которое, как говорят, «бьет как мул », будут подходить с тревогой, и стрелок может ожидать отдачи и вздрагивать в ожидании выстрела. Это приводит к тому, что стрелок дергает спусковой крючок, а не нажимает на него плавно, и дергающееся движение почти наверняка нарушит выравнивание оружия и может привести к промаху. Стрелок также может получить физическую травму, стреляя из оружия, создающего отдачу, превышающую ту, которую тело может безопасно поглотить или сдержать; возможно, получить удар в глаз прицелом винтовки, удар в лоб пистолетом, когда локоть сгибается под действием силы, или повреждение мягких тканей плеча, запястья и руки; и эти результаты различаются для разных людей. Кроме того, как показано на изображении, чрезмерная отдача может создать серьезные проблемы безопасности на стрельбище, если стрелок не может адекватно удерживать огнестрельное оружие в направлении вниз.

Восприятие отдачи связано с замедлением, которое тело оказывает против откатывающегося оружия, замедление — это сила, которая замедляет скорость откатывающейся массы. Сила, приложенная на расстоянии, — это энергия. Таким образом, сила, которую ощущает тело, рассеивает кинетическую энергию откатывающейся массы оружия. Более тяжелое оружие, то есть оружие с большей массой, будет проявлять меньшую кинетическую энергию отдачи и, как правило, приведет к уменьшению восприятия отдачи. Поэтому, хотя определение энергии отдачи, которая должна быть рассеяна посредством силы противоотдачи, достигается путем сохранения импульса, кинетическая энергия отдачи — это то, что фактически ограничивается и рассеивается. Аналитик по баллистике обнаруживает эту кинетическую энергию отдачи посредством анализа импульса снаряда.

Один из распространенных способов описания ощущаемой отдачи определенной комбинации пистолет-патрон — это «мягкая» или «резкая» отдача; мягкая отдача — это отдача, распределенная в течение более длительного периода времени, то есть с меньшим замедлением, а резкая отдача — это отдача, распределенная в течение более короткого периода времени, то есть с большим замедлением. Подобно тому, как водитель нажимает на тормоза автомобиля сильнее или слабее, он чувствует, что прикладывается меньше или больше силы замедления на большем или меньшем расстоянии, чтобы остановить автомобиль. Однако для человеческого тела механически отрегулировать время отдачи и, следовательно, длину, чтобы уменьшить ощущаемую силу отдачи, возможно, невыполнимая задача. За исключением использования менее безопасных и менее точных практик, таких как стрельба от бедра, плечевая подкладка — это безопасный и эффективный механизм, который позволяет удлинить резкую отдачу до мягкой отдачи, поскольку меньшая сила замедления передается в тело на немного большее расстояние и время и распределяется по немного большей поверхности.

Имея в виду вышесказанное, вы можете, как правило, основывать относительную отдачу огнестрельного оружия, принимая во внимание небольшое количество параметров: импульс пули (вес, умноженный на скорость), (обратите внимание, что импульс и импульс являются взаимозаменяемыми терминами) и вес огнестрельного оружия. Уменьшение импульса уменьшает отдачу, при прочих равных условиях. Увеличение веса огнестрельного оружия также уменьшает отдачу, опять же при прочих равных условиях. Ниже приведены базовые примеры, рассчитанные с помощью бесплатного онлайн-калькулятора Handloads.com, а также данные о пулях и огнестрельном оружии из соответствующих руководств по перезарядке (средних/обычных зарядов) и спецификаций производителя:

• В рамке Glock 22 при весе пустого оружия 1,43 фунта (0,65 кг) было получено следующее:
  • 9 мм Luger: импульс отдачи 0,78 фунт _-сила -с (3,5 Н-с); скорость отдачи 17,55 фут/с (5,3 м/с); энергия отдачи 6,84 фут-фунт- _сила (9,3 Дж)
  • .357 SIG: Импульс отдачи 1,06 фунт _-сила -с (4,7 Н-с); Скорость отдачи 23,78 фут/с (7,2 м/с); Энергия отдачи 12,56 фут-фунт- _сила (17,0 Дж)
  • .40 S&W: Импульс отдачи 0,88 фунт _-сила -с (3,9 Н-с); Скорость отдачи 19,73 фут/с (6,0 м/с); Энергия отдачи 8,64 фут-фунт- _сила (11,7 Дж)
• В пистолете Smith & Wesson .44 Magnum со стволом длиной 7,5 дюймов и массой пустого патрона 3,125 фунта (1,417 кг) были получены следующие результаты:
  • .44 Remington Magnum: импульс отдачи 1,91 фунт _-сила -сила · с (8,5 Н·с); скорость отдачи 19,69 фут/с (6,0 м/с); энергия отдачи 18,81 фут-фунт- _сила (25,5 Дж)
• В пистолете Smith & Wesson 460 со стволом длиной 7,5 дюймов и массой пустого патрона 3,5 фунта (1,6 кг) было получено следующее:
  • .460 S&W Magnum: импульс отдачи 3,14 фунт _{-сила-сила} · с (14,0 Н·с); скорость отдачи 28,91 фут/с (8,8 м/с); энергия отдачи 45,43 фут-фунт- _сила (61,6 Дж)
• В пистолете Smith & Wesson 500 со стволом длиной 4,5 дюйма и массой пустого патрона 3,5 фунта (1,6 кг) было получено следующее:
  • .500 S&W Magnum: импульс отдачи 3,76 фунт _-сила -с (16,7 Н-с); скорость отдачи 34,63 фута/с (10,6 м/с); энергия отдачи 65,17 фут-фунт- _сила (88,4 Дж)

В дополнение к общей массе оружия, возвратно-поступательные части оружия будут влиять на то, как стрелок воспринимает отдачу. Хотя эти части не являются частью выброса и не изменяют общий импульс системы, они действительно включают в себя движущиеся массы во время операции выстрела. Например, газоотводные ружья широко распространены как имеющие «более мягкую» отдачу, чем ружья с фиксированным затвором или ружья с отдачей . (Хотя многие полуавтоматические ружья с отдачей и газоотводные ружья включают в себя системы буфера отдачи в прикладе, которые эффективно распределяют пиковые ощущаемые силы отдачи.) В газоотводном ружье затвор ускоряется назад пороховыми газами во время выстрела, что приводит к возникновению силы, действующей вперед на корпус оружия. Этому противодействует сила, действующая назад, когда затвор достигает предела хода и движется вперед, что приводит к нулевой сумме, но для стрелка отдача была распределена в течение более длительного периода времени, что приводит к «более мягкому» ощущению. ^[2]

Установленные орудия

Фотография отдачи пушки, сделанная в замке Морж , Швейцария.

Безоткатные конструкции позволяют запускать с плеча более крупные и быстрые снаряды.

Система отката поглощает энергию отката, уменьшая пиковую силу, которая передается на то, на чем установлено орудие. Старомодные пушки без системы отката откатываются на несколько метров назад при выстреле; использовались системы, чтобы несколько ограничить это движение (канат, трение, включая тормоза на колесах, уклоны, чтобы откат заставлял орудие подниматься вверх,...), но полное предотвращение любого движения просто привело бы к поломке крепления. В результате орудия приходилось возвращать в боевое положение и тщательно прицеливаться снова после каждого выстрела, что значительно замедляло темп стрельбы. Современные скорострельные орудия стали возможными благодаря изобретению гораздо более эффективного устройства: гидропневматической системы отката. Впервые разработанная Владимиром Барановским в 1872–1875 годах и принятая на вооружение русской армией, а затем во Франции в 75-мм полевой пушке 1897 года , она до сих пор остается основным устройством, используемым в крупных орудиях.

В этой системе ствол установлен на рельсах, по которым он может откатываться назад, а отдача воспринимается цилиндром, который по принципу действия похож на автомобильный газовый амортизатор , и обычно выглядит как цилиндр, который короче и меньше, чем ствол, установленный параллельно ему. Цилиндр содержит заряд сжатого воздуха, который будет действовать как пружина, а также гидравлическое масло; при работе энергия ствола расходуется на сжатие воздуха, когда ствол откатывается назад, затем рассеивается посредством гидравлического демпфирования, когда ствол возвращается вперед в положение для стрельбы под давлением сжатого воздуха. Таким образом, импульс отдачи распределяется по времени, в течение которого ствол сжимает воздух, а не по гораздо более узкому интервалу времени, когда выстреливается снаряд. Это значительно снижает пиковую силу, передаваемую на крепление (или на землю, на которой установлено орудие).

Мягкая отдача

В системе с мягкой отдачей пружина (или воздушный цилиндр), которая возвращает ствол в переднее положение, начинает находиться в почти полностью сжатом состоянии, затем ствол оружия освобождается, чтобы свободно лететь вперед в момент перед выстрелом; заряд затем воспламеняется как раз в тот момент, когда ствол достигает полностью переднего положения. Поскольку ствол все еще движется вперед, когда заряд воспламеняется, около половины импульса отдачи применяется для остановки поступательного движения ствола, в то время как другая половина, как и в обычной системе, потребляется для повторного сжатия пружины. Затем защелка захватывает ствол и удерживает его в исходном положении. Это примерно вдвое уменьшает энергию, которую пружина должна поглотить, а также примерно вдвое уменьшает пиковое усилие, передаваемое на крепление, по сравнению с обычной системой. Однако необходимость надежного достижения воспламенения в один точный момент является основной практической трудностью для этой системы; ^[3] и в отличие от обычной гидропневматической системы, системы с мягкой отдачей нелегко справляются с затяжным воспламенением или пропусками воспламенения. Одним из первых орудий, использовавших эту систему, было французское 65-мм орудие mle.1906 ; оно также использовалось в британском переносном противотанковом орудии PIAT времен Второй мировой войны.

Другие устройства

Безоткатные орудия и ракетные установки отводят газы назад, уравновешивая отдачу. Они часто используются как легкое противотанковое оружие. Шведское безоткатное орудие Carl Gustav 84mm является таким оружием.

В пулеметах, созданных по конструкции Хайрема Максима , например, в пулемете Виккерса , для приведения в действие механизма подачи используется отдача ствола.

Смотрите также

• Подъем дула — крутящий момент , создаваемый отдачей, который приводит к подъему дула вверх и назад.
• Коэффициент мощности — рейтинговая система, используемая в соревнованиях по практической стрельбе для поощрения патронов с большей отдачей.
• Действие отдачи , использование силы отдачи для приведения оружия в действие.
• Рикошет — снаряд, который отскакивает, отскакивает или соскальзывает от поверхности, потенциально назад к стреляющему.
• Буфер отдачи
• Дульный тормоз
• Затыльник отдачи

Примечания

1. Для сравнения, атмосферное давление составляет примерно 0,1 мегапаскаля.
2. с мягкой отдачей , см. ниже, эта сила прикладывается еще до воспламенения метательного заряда.

Ссылки

1. Ограниченный анализ компромиссов производительности новой системы оружия с закрытым затвором для стрельбы с плеча, 1992; Приложение: Отдача оружия с стрельбой с плеча: обзор литературы, Роберт Дж. Спайн, Лаборатория инженерного анализа армии США, 1982
2. Рэнди Уэйкман. «Контроль отдачи дробовика». Чак Хоукс.
3. "Soft Recoil System" (PDF) . Field Artillery Bulletin . Апрель 1969. С. 43–48.

Внешние ссылки

• Учебник по отдаче
• Калькулятор отдачи и сводка уравнений в JBM.