Обтурация — это необходимая закупорка или посадка ствола в огнестрельном или пневматическом оружии, создаваемая деформированным мягким снарядом. [1] Пуля или дробь, изготовленная из мягкого материала и часто с вогнутым основанием, будет расширяться под воздействием тепла и давления выстрела, заполняя канал ствола и входя в нарезы ствола . Механизм, посредством которого мягкий металлический снаряд меньшего размера увеличивается, заполняя ствол, заключается для пуль с полым основанием в расширении от давления газа внутри полости основания и для пуль с сплошным основанием в «осадке» — комбинированном укорочении и утолщении, которое происходит, когда податливый металлический предмет подвергается сильному удару с одного конца.
В патронах для дробовика (которые имеют несколько дробинок, значительно меньших по размеру, чем канал ствола) обтюрация достигается путем помещения между пороховым зарядом и дробинками пластикового пыжа или биоразлагаемой карты того же диаметра, что и ствол.
В патроне, таком как пуля или артиллерийский снаряд в оболочке, «обтюрация» инициируется действием мягкой металлической гильзы, которая прижимается наружу к стенкам патронника высоким давлением внутренних газов. Это создает эффект самогерметизации, который предотвращает утечку газов из затворного механизма. [2] Трудность с утечкой была одним из главных препятствий для раннего принятия казнозарядного огнестрельного оружия , поскольку это снижало давление (и, следовательно, скорость), а также создавало опасность или раздражало стрелка. Хотя существовали ранние казнозарядные устройства с бумажными патронами, самообтюрирующая природа металлических патронов (наряду с их водонепроницаемостью) привела к их быстрому и почти всеобщему принятию, несмотря на их гораздо большую стоимость, решая, поскольку они решали проблему утечки, не требуя сложной встроенной системы герметизации.
Обтюрация в огнестрельном и пневматическом оружии является результатом расширения или осадки пули или дроби для соответствия каналу ствола, или, в случае огнестрельного оружия, расширения латунной гильзы для уплотнения против патронника в момент выстрела. В первом случае это и герметизирует пулю в канале ствола, и заставляет пулю входить в нарезы ствола . Во втором случае это герметизирует гильзу в патроннике и предотвращает обратное движение газов против затвора. Тонкая латунная гильза легко герметизирует патронник, даже в патронах низкого давления, таких как .22 CB , но расширение или осадка пули, достаточные для эффективной обтюрации, требуют достаточного давления для деформации материала пули. Формула, используемая для расчета давления, необходимого для пуль с твердым основанием, выглядит следующим образом:
Коэффициент преобразования 1422 выведен математически для преобразования давления в кгс/мм 2 (единицы измерения BHN) в фунт-сила/дюйм 2 (единицы измерения давления в патроне). То есть:
Обратите внимание, что это число следует использовать только с литыми свинцовыми пулями с гладким основанием. Оно не применяется к литым пулям с оболочкой или пулям с газовым чеком. Ниже приведена таблица, содержащая различные сплавы пуль, BHN и PSI, необходимые для расширения пули в канал ствола:
Чистый свинец очень мягок и может расширяться или оседать большинством патронов огнестрельного оружия, но требуемое давление выше, чем в большинстве пневматических винтовок. Чтобы обеспечить обтюрацию в пневматическом оружии, пули используют мягкие сплавы или гибкие полимеры [4] в сочетании с тонким вогнутым основанием, предназначенным для более легкого расширения. Некоторые снаряды для пневматического оружия состоят из материалов, которые тверже, чем мягкие сплавы, на которые традиционно полагались; вместо этого они обычно используют эластомерные кольца, способные обеспечить достаточную обтюрацию под давлением. [5] Некоторые боеприпасы для огнестрельного оружия, такие как пули Foster и пули wadcutter с полым основанием , также используют полое основание, чтобы позволить пуле расширяться и соответствовать неровностям ствола, даже когда давление в камере падает по мере того, как пуля движется по стволу (см. внутреннюю баллистику ). Например, нередко стволы револьверов имеют небольшое сужение на конце казенной части, где они ввинчиваются в рамку револьвера; Пуля с полым донцем после прохождения через сужение расширяется и заполняет больший диаметр ствола.
Для предотвращения чрезмерной деформации в винтовочных патронах высокого давления и пистолетных патронах Magnum свинцовые пули часто покрываются медью или другим более твердым сплавом. Эти пули, как правило, предназначены для сжатия при выстреле, когда они покидают патронник и попадают в ствол. Это герметизирует пулю внутри ствола и зацепляет нарезы.
Те же принципы применяются к артиллерийским боеприпасам; орудия традиционно классифицируются (в англоязычных странах) как «BL» или «QF» (от « Казенное заряжание » или « Быстрая стрельба »). Орудия «BL» являются более старым стилем и обычно используют метательное вещество, хранящееся в нескольких тканевых мешках, количество которых может регулироваться для изменения дальности в некоторых случаях, а также отдельный снаряд, который трамбуется до того, как пороховой заряд помещается в казенную часть. Крупнокалиберные морские орудия традиционно относятся к типу «BL». Не имея гильзы для герметизации казенной части, эти орудия требуют сложного и прочного механизма казенной части для надежной герметизации казенной части во время стрельбы. Орудия «QF» были более поздней разработкой, обычно малого и среднего калибра, и появились из-за необходимости в скорострельных орудиях для борьбы с торпедными катерами и другими небольшими, ловкими угрозами. Орудие QF стреляет боеприпасами в металлической оболочке, как правило, со снарядом, прикрепленным к нему, как единое целое, как и патрон для огнестрельного оружия. Это позволяет использовать более простой механизм затвора, например, скользящий затвор, который в сочетании с более простым обращением с боеприпасами и процедурами досылания обеспечивает гораздо более высокую скорострельность. Более крупные орудия чаще всего являются орудиями BL, поскольку боеприпасы настолько большие и тяжелые, что даже добавление металлической гильзы значительно увеличило бы вес и затруднило бы обращение, даже если бы снаряд и метательное вещество заряжались отдельно. Однако были исключения; некоторые немецкие морские орудия во время Второй мировой войны использовали тканевые пороховые мешки с тонкой латунной основой, чтобы обеспечить обтюрацию казенной части без добавления слишком большого веса, подобно современному пластиковому дробовому снаряду с «низколатунной» основой для герметизации и извлечения.