Патрон центрального воспламенения (или патрон центрального воспламенения ) — это тип металлического патрона , используемого в огнестрельном оружии , в котором капсюль расположен в центре основания его гильзы (т. е. «головки гильзы»). В отличие от патронов кольцевого воспламенения , капсюль центрального воспламенения обычно представляет собой отдельный компонент, установленный в углубленную полость (известную как капсюльный карман ) в головке гильзы и заменяемый путем перезарядки патрона.
Патроны центрального воспламенения вытеснили патроны кольцевого воспламенения, за исключением нескольких малых калибров. Большинство современных пистолетов , винтовок и ружей используют боеприпасы центрального воспламенения, за исключением некоторых патронов кольцевого воспламенения .17 калибра , .20 калибра и .22 калибра для пистолетов и винтовок, нескольких патронов для дробовиков малого калибра (предназначенных в основном для борьбы с вредителями ), а также нескольких устаревших патронов кольцевого воспламенения и шпилечного воспламенения для различных видов огнестрельного оружия .
Ранняя форма боеприпасов центрального воспламенения, без капсюля, была изобретена между 1808 и 1812 годами Жаном Самуэлем Поли . [1] Это был также первый полностью интегрированный патрон, и использовалась форма обтюрации, использующая сам патрон. Другая форма боеприпасов центрального воспламенения была изобретена французом Клементом Потте в 1829 году; [2] [3] однако Потте не совершенствовал свою конструкцию до 1855 года. Патрон центрального воспламенения был усовершенствован Беатусом Берингером, Бенджамином Улье, Гастиной Ренетт, Smith & Wesson, Чарльзом Ланкастером , Жюлем-Феликсом Жевело, Джорджем Морзе, Франсуа Шнайдером, Хирамом Берданом и Эдвардом Мунье Боксером . [4] [3] [5] [6] [7]
Патроны центрального воспламенения более надежны для военных целей, поскольку более толстые металлические гильзы могут выдерживать более грубое обращение без повреждений и более безопасны в обращении, поскольку взрывчатое вещество в выступающем ободе с большей вероятностью сработает при ударе, если патрон кольцевого воспламенения упадет или защемится. Более прочное основание патрона центрального воспламенения способно выдерживать более высокое давление в камере, что, в свою очередь, придает пулям большую скорость и энергию. В то время как гильзы патронов центрального воспламенения требуют сложного и дорогостоящего процесса производства, обращение со взрывчатыми веществами упрощается за счет исключения процесса вращения, необходимого для равномерного распределения взрывчатого вещества в ободе из-за неопределенности относительно того, какой угловой сегмент обода патрона кольцевого воспламенения будет поражен ударником. Патроны кольцевого воспламенения большего калибра требуют больших объемов взрывчатого вещества, чем патроны центрального воспламенения, и требуемый объем может вызвать нежелательно более высокие скачки давления во время процесса воспламенения. Уменьшение количества взрывчатого вещества значительно снизит надежность воспламенения патронов кольцевого воспламенения и увеличит вероятность неисправности, такой как осечка или задержка воспламенения . [8]
Экономия за счет масштаба достигается за счет сменных капсюлей для самых разных калибров патронов центрального воспламенения. Дорогие отдельные латунные гильзы можно использовать повторно после замены капсюля, пороха и снаряда. Повторное использование ручного снаряжения является преимуществом для винтовок, использующих устаревшие или труднодоступные патроны центрального воспламенения, такие как 6,5×54 мм Mannlicher–Schönauer , или более крупные калибры, такие как .458 Lott , для которых боеприпасы могут быть дорогими. Передняя часть некоторых пустых гильз может быть переделана для использования в качестве устаревших или диких патронов с аналогичной базовой конфигурацией. Современные патроны калибра больше .22 в основном являются патронами центрального воспламенения. Затворы, подходящие для патронов кольцевого воспламенения большего калибра, теряли популярность до тех пор, пока спрос на них не перестал превышать производственные затраты, и они стали устаревшими.
Отличительной чертой патронов центрального воспламенения является капсюль , который представляет собой металлическую чашку, содержащую первичное взрывчатое вещество , вставленное в углубление в центре основания патрона. Боек огнестрельного оружия раздавливает это взрывчатое вещество между чашкой и наковальней, чтобы произвести горячий газ и поток раскаленных частиц, чтобы воспламенить пороховой заряд. [9] Капсюли патронов Бердана и Боксера считаются «центральными» и не являются взаимозаменяемыми на уровне капсюля; однако одно и то же оружие может стрелять патронами как с капсюлями Бердана, так и с капсюлями Боксера, если общие размеры одинаковы. [10]
Два типа капсюлей практически невозможно различить, глядя на заряженный патрон, хотя два (или более) запальных отверстия можно увидеть или почувствовать внутри стреляной гильзы Бердана, а одно большее отверстие можно увидеть или почувствовать внутри стреляной гильзы Боксера. Капсюль Бердана менее затратен в производстве и чаще встречается в излишках боеприпасов, произведенных за пределами Соединенных Штатов.
Капсюли Бердана названы в честь их американского изобретателя, Хирама Бердана из Нью-Йорка, который изобрел свою первую вариацию капсюля Бердана и запатентовал ее 20 марта 1866 года в патенте США 53,388 . Небольшой медный цилиндр образовывал оболочку патрона, а капсюль был вдавлен в углубление на внешней стороне закрытого конца патрона напротив пули. В конце патрона под капсюлем было небольшое вентиляционное отверстие, а также небольшой выступ или точка в виде соска (позже он стал известен как наковальня), сделанный из гильзы, так что ударник мог раздавить капсюль о наковальню и воспламенить порох. Эта система работала хорошо, позволяя устанавливать колпачок непосредственно перед использованием патрона, заряженного порохом, а также разрешая перезарядку патрона для повторного использования.
Трудности возникали на практике, поскольку запрессовка капсюля снаружи, как правило, вызывала разбухание медной гильзы патрона, что мешало надежной посадке патрона в патронник огнестрельного оружия. Решение Бердана состояло в том, чтобы перейти на латунные гильзы и дополнительно модифицировать процесс установки капсюля в патрон, как отмечено в его втором патенте на капсюль Бердана от 29 сентября 1868 года в патенте США 82,587 . Капсюли Бердана остались по сути теми же функционально до настоящего времени.
Капсюли Бердана похожи на капсюли, используемые в системе caplock , представляя собой небольшие металлические чашечки с чувствительным к давлению взрывчатым веществом внутри. Современные капсюли Бердана запрессовываются в «капсюль-карман» патронной гильзы типа Бердана, где они помещаются немного ниже заподлицо с основанием гильзы. Внутри капсюль-кармана находится небольшой выступ, «наковальня», который упирается в центр чашечки, и обычно два (или более) небольших отверстия по бокам наковальни, которые позволяют вспышке капсюля достигать внутренней части гильзы. Гильзы Бердана можно использовать повторно, хотя процесс довольно сложен. Использованный капсюль необходимо удалить, обычно с помощью гидравлического давления, клещей или рычага, который вытаскивает капсюль из дна. Новый капсюль аккуратно сажается на наковальню, а затем добавляются порох и пуля.
С 1880-х по 1940-е годы многие небольшие европейские армии перезаряжали свои боеприпасы из экономических соображений, и по этой причине они приняли систему, известную как австрийская или по названию фабрики Георга Рота в Вене, которая запатентовала ее в 1902 году [11], хотя она была известна еще с начала-середины 1880-х годов, когда наковальня имела единственное огневое отверстие прямо в центре.
Тем временем полковник Эдвард Мунье Боксер из Королевского арсенала в Вулидже, Англия, работал над конструкцией капсюля для патронов, запатентовав его в Англии 13 октября 1866 года, а затем 29 июня 1869 года получив патент США на свою конструкцию под номером 91,818 .
Капсюли Boxer похожи на капсюли Berdan с одним существенным отличием — расположением наковальни. В капсюле Boxer наковальня представляет собой отдельную часть стремени, которая перевернута в чашке капсюля, что обеспечивает достаточное сопротивление удару ударника, поскольку он вдавливает чашку и раздавливает чувствительную к давлению запальную смесь. Гнездо капсюля в головке гильзы имеет одно запальное отверстие в центре. Такое расположение практически не влияет на производительность патрона, но значительно облегчает извлечение отработавших капсюлей для перезарядки , поскольку один центрированный стержень, проталкиваемый через запальное отверстие с открытого конца гильзы, выталкивает двухкомпонентный капсюль из чашечки капсюля. Затем новый капсюль, включая наковальню, запрессовывается в гильзу с помощью пресса для перезарядки или ручного инструмента. Капсюль Boxer универсален для гражданских заводских боеприпасов, производимых в США.
Боеприпасы с капсюлями Boxer немного сложнее в производстве, поскольку капсюль состоит из двух частей в дополнение к чувствительному к давлению составу, но автоматизированное оборудование, производящее более сложные капсюли сотнями миллионов, устранило эту практическую проблему. И хотя капсюль имеет один дополнительный шаг, необходимый в процессе производства, гильзу патрона проще изготавливать, использовать и перезаряжать.
Ранние капсюли изготавливались с различными размерами и производительностью. Некоторая стандартизация произошла там, где экономия масштаба выгодна производителям боеприпасов. Капсюли Boxer для рынка США выпускаются разных размеров в зависимости от области применения. Типы/размеры капсюлей следующие:
Примеры использования:
Размер капсюля зависит от капсюльного кармана патрона, стандартные типы доступны в большом или малом диаметре. Взрывной заряд капсюля зависит от количества энергии воспламенения, требуемой конструкцией патрона; стандартный капсюль будет использоваться для меньших зарядов или быстрогорящих порохов, в то время как капсюль Magnum будет использоваться для больших зарядов или медленногорящих порохов, используемых с большими патронами или тяжелыми зарядами. Винтовочные, большие и Magnum капсюли увеличивают энергию воспламенения, передаваемую пороху, обеспечивая более горячее, сильное и/или продолжительное пламя. Пистолетные патроны часто меньше современных винтовочных патронов, поэтому им может потребоваться меньшее пламя капсюля, чем винтовкам. Физическое различие между пистолетными и винтовочными капсюлями заключается в толщине гильзы капсюля; поскольку пистолетные патроны обычно работают при более низких уровнях давления, чем большинство винтовок, их капсюльные чашечки тоньше, мягче и легче воспламеняются, в то время как винтовочные капсюли толще и прочнее, требуя более сильного удара от ударника . [14] Несмотря на названия пистолетный и винтовочный , используемый капсюль зависит от патрона, а не от огнестрельного оружия; несколько пистолетных патронов высокого давления, таких как .221 Fireball и .454 Casull, используют винтовочные капсюли, в то время как пистолетные и револьверные патроны низкого давления, такие как .32 ACP, .380 ACP, 9mm Parabellum, .38 Special, .357 Magnum, .44 Magnum и .45 ACP, а также традиционные револьверные патроны, такие как .32-20, .44-40 и .45 Colt, также используемые в винтовках с рычажным механизмом , по-прежнему заряжаются пистолетными капсюлями. Однако практически все патроны, используемые исключительно в винтовках, используют винтовочные капсюли. Известными исключениями из этого правила являются .458 SOCOM и .50 Beowulf , которые используют большие пистолетные стандартные и большие пистолетные магнум капсюли соответственно.
Все современные патроны для дробовиков (за исключением специализированных патронов кольцевого воспламенения "змеиных зарядов" калибра .22 или патронов дроби) имеют центральный воспламенитель. Они используют большой, специфический капсюль для дробовиков, основанный на системе Boxer, в которой капсюль содержит наковальню, на которую ударником и деформацией чашечки капсюля надавливается первичное взрывчатое вещество.
Капсюли для дробовиков также используются в качестве замены капсюльной системы воспламенения в некоторых современных образцах огнестрельного оружия, использующих черный порох, а в некоторых случаях и в качестве самого патрона, в частности, в 6-мм пипете. [15]
Капсюльные патроны или патроны с поршневым капсюлем используют капсюль в форме холостого патрона для удержания метательного заряда внутри пустого патрона или в некоторых случаях в качестве поршня для разблокировки затвора и приведения оружия в действие. Эти типы патронов используются редко и в основном встречаются на винтовках для прицеливания . [16] [17] [18] [19]
Изготовление и установка капсюлей — самая опасная часть производства боеприпасов для стрелкового оружия. Чувствительные капсюли унесли много жизней, включая основателя знаменитой британской фирмы по производству боеприпасов Eley . Современные коммерческие операции используют защитное экранирование между операторами и производственным оборудованием. [20]
Ранние капсюли использовали тот же гремучий ртуть, который использовался в капсюлях 19 века . Черный порох можно было эффективно воспламенить горячей ртутью, выделяющейся при разложении. Недостатки ртутных капсюлей стали очевидны при использовании бездымного пороха . Гремучая ртуть медленно разлагалась при хранении до тех пор, пока оставшейся энергии не становилось недостаточно для надежного воспламенения. [21] Уменьшение энергии воспламенения со временем не было признано проблемой для зарядов черного пороха, поскольку черный порох можно было воспламенить даже от небольшой энергии, например, от разряда статического электричества. Бездымный порох часто требовал больше тепловой энергии для воспламенения. [22] Осечки и затяжные воспламенения стали обычным явлением, поскольку оставшийся капсюль распылялся в старых капсюлях. Осечка могла произойти, если капсюль либо не реагировал на падение ударника, либо гас до воспламенения порохового заряда. Затяжное воспламенение — это ощутимая задержка между падением ударника и выстрелом огнестрельного оружия. В крайних случаях задержка может быть достаточной, чтобы ее можно было интерпретировать как осечку, и патрон может выстрелить в момент открытия затвора или при направлении оружия в неподходящем направлении.
Раскаленные частицы оказались наиболее эффективными для воспламенения бездымного пороха после того, как первичные взрывчатые газы нагрели зерна пороха. Артиллерийские заряды часто включали меньшее количество черного пороха, который должен был воспламениться от капсюля, поэтому раскаленный карбонат калия распространял огонь через бездымный порох. [23] Хлорат калия добавлялся в смеси для воспламенения гремучей ртути, поэтому раскаленный хлорид калия оказывал аналогичное действие в патронах для стрелкового оружия.
Капсюльные смеси, содержащие гремучую ртуть, оставляют металлическую ртуть в канале ствола и пустой гильзе после выстрела. Ртуть в значительной степени поглощалась дымным загрязнением при зарядах черного пороха. Ртуть покрывала внутреннюю часть латунных гильз бездымным порохом, а более высокое давление бездымных пороховых зарядов заставляло ртуть проникать в границы зерен между кристаллами латуни, где она образовывала цинковые и медные амальгамы, ослабляя гильзу, поэтому она становилась непригодной для перезарядки. Армия Соединенных Штатов прекратила использование ртутных капсюльных смесей в 1898 году, чтобы разрешить перезарядку арсенала стреляных гильз в мирное время. [24] Капсюли Frankford Arsenal FA-70 использовали хлорат калия в качестве окислителя для тиоцианата свинца (II) для повышения чувствительности хлората калия и трисульфида сурьмы в качестве абразива с небольшим количеством тринитротолуола . [25] Эти едкие капсюли оставляют остаток соли хлорида калия в канале ствола после выстрела патрона. Эти гигроскопичные кристаллы соли будут удерживать влагу из влажной атмосферы и вызывать ржавчину. [26] Эти едкие капсюли могут нанести серьезный ущерб оружию, если ствол и затвор не будут тщательно очищены после выстрела.
Гражданские производители боеприпасов начали предлагать некоррозионные капсюли в 1920-х годах, но большинство военных боеприпасов продолжали использовать коррозионные капсюли с установленной надежностью. [27] Различные фирменные формулы капсюлей, используемые разными производителями, давали некоторые существенно различающиеся свойства воспламенения [28] до тех пор, пока Соединенные Штаты не выпустили военные спецификации для некоррозионных капсюлей для производства патронов 7,62×51 мм НАТО . Капсюли PA-101, разработанные в арсенале Пикатинни, использовали около 50% стифната свинца с меньшим количеством нитрата бария , трисульфида сурьмы, порошкообразного алюминия и тетразинового соединения . [25] Большинство производителей Соединенных Штатов приняли военный стандарт PA-101 для своего гражданского производства капсюлей Boxer. [29] Впоследствии производители предложили более мощные капсюли Magnum для равномерного воспламенения гражданских дальнобойных или крупных патронов со значительно большей емкостью пороха, чем требуется для стандартного пехотного оружия.
Другие взрывчатые вещества, используемые в капсюлях, могут включать азид свинца , перхлорат калия или диазодинитрофенол (DDNP). Новинкой на рынке в конце 1990-х годов являются капсюли без свинца (см. зеленый маркер ), призванные устранить опасения по поводу свинца и других соединений тяжелых металлов, обнаруженных в старых капсюлях. Тяжелые металлы, хотя и в небольшом количестве, выделяются в виде очень мелкой сажи. Некоторые стрельбища в закрытых помещениях переходят к запрету капсюлей, содержащих тяжелые металлы, из-за их токсичности. Капсюли без свинца изначально были менее чувствительными и имели большую чувствительность к влаге и, соответственно, более короткий срок хранения, чем обычные некоррозионные капсюли. [ необходима цитата ] С момента своего появления капсюли без свинца стали лучше по своим характеристикам по сравнению с ранними капсюлями без свинца. [30] Тесты, сравнивающие бессвинцовые капсюли с капсюлями на основе свинца, проведенные Министерством обороны США (приблизительно в 2006 году), выявили существенные различия (на тот момент) в надежности между двумя типами капсюлей при использовании в боеприпасах 7,62×51 мм. В этих тестах было доказано, что бессвинцовые капсюли не так надежны, как капсюли на основе свинца. Бессвинцовые капсюли показали плохую производительность в отношении пикового давления взрыва, что, следовательно, привело к плохому воспламенению. Популярность некоррозионных альтернатив по-прежнему низка, поскольку надежность капсюля имеет первостепенное значение. Большинство бессвинцовых капсюлей поставляются из России (MUrom?) или Южной Кореи (PMC). [ необходима цитата ]
Европейские и восточные военные или излишки боеприпасов часто используют едкие или слабоедкие капсюли Бердана, поскольку они надежно работают даже в тяжелых условиях и имеют более длительный срок хранения, чем капсюли неедкого типа, которые используются в настоящее время. Современные капсюли Boxer почти всегда неедкие и нертутные. Определение едких или неедких характеристик на основе типа капсюля должно учитывать эти окончательные даты штампа производства едких боеприпасов: [31]