Дульный взрыв — это взрывная ударная волна, создаваемая на дуле огнестрельного оружия во время стрельбы . Перед тем, как снаряд покидает ствол , он обтурирует канал ствола и «затыкает» находящиеся под давлением газообразные продукты сгорания пороха позади себя, по сути, удерживая газы в замкнутой системе как нейтральный элемент в общем импульсе физики системы. Однако, когда снаряд покидает ствол, эта функциональная герметизация снимается , и высокоэнергетические газы канала ствола внезапно освобождаются, чтобы выйти из дула и быстро расшириться в форме сверхзвуковой ударной волны (которая часто может быть достаточно быстрой, чтобы на мгновение настигнуть снаряд и повлиять на динамику его полета ), тем самым создавая дульный взрыв.
Дульное пламя часто разбивается на два компонента: слуховой компонент [1] и неслуховой компонент. [2] Слуховой компонент — это громкий звук выстрела «Бац!» , и он важен, поскольку может вызвать значительную потерю слуха у окружающего персонала, а также выдать позицию оружия. Неслуховой компонент — это инфразвуковая волна сжатия , которая может вызвать сотрясение близлежащих предметов.
Помимо самого взрыва, часть энергии газов также высвобождается в виде световой энергии , известной как дульная вспышка .
Слышимый звук выстрела из оружия, также известный как дульный звук или выстрел , может иметь два источника: сам дульный звук, который проявляется как громкий и короткий «хлопок» или «бум», и любой звуковой удар, производимый околозвуковым или сверхзвуковым снарядом, который проявляется как резкий хлыстообразный треск , который сохраняется немного дольше. Дульный звук, безусловно, является основным компонентом выстрела из оружия из-за интенсивности высвобождаемой звуковой энергии и близости к стрелку и наблюдателям. Дульный звук может легко превышать уровни звукового давления в 140 децибел , что может разорвать барабанные перепонки и вызвать постоянную нейросенсорную потерю слуха даже при кратковременном и нечастом воздействии. [3] В случае с большими пушками с гораздо более высокой дульной энергией , например, артиллерией , эта опасность может распространяться на значительное расстояние от дула, [4] что обязывает всех сотрудников, находящихся поблизости, носить средства защиты органов слуха в целях охраны труда .
Для стрелкового оружия глушители помогают уменьшить дульный звук выстрела огнестрельного оружия, предоставляя большую площадь для расширения, замедления и охлаждения порохового газа перед высвобождением звуковой энергии в окружающую среду. [5] Другие дульные устройства, такие как щитки от взрыва, также могут защищать слух, отклоняя волну давления вперед и в сторону от стрелка и наблюдателей. Однако устройства, уменьшающие отдачу, такие как дульные тормоза, ухудшают потенциальный ущерб слуху, поскольку они модулируют дульный звук, увеличивая боковые векторы ближе к стрелку.
Волна избыточного давления от дульного выстрела огнестрельного оружия является инфразвуковой и, таким образом, неслышимой для человеческого уха, но она все еще может быть очень энергоемкой из-за газов, расширяющихся с чрезвычайно высокой скоростью. Остаточное давление на дуле может составлять значительную часть пикового давления в канале ствола, особенно при использовании коротких стволов. Эта энергия также может регулироваться дульным тормозом для уменьшения отдачи огнестрельного оружия или использоваться дульным усилителем для обеспечения энергии для цикла действия самозарядного огнестрельного оружия . [6]
Сила дульного взрыва может вызвать шоковое повреждение близлежащих предметов вокруг дула, а в артиллерии энергия достаточно велика, чтобы нанести значительный ущерб окружающим сооружениям и транспортным средствам. [7] Поэтому важно, чтобы расчет орудия и любые находящиеся поблизости дружественные войска оставались вдали от потенциальных направлений векторов взрыва, чтобы избежать ненужных сопутствующих потерь .
Обычно большая часть импульса взрыва направлена вперед, создавая эффект реактивного тяги , который оказывает силу обратно на ствол, что приводит к дополнительному импульсу назад поверх реактивного импульса, генерируемого снарядом до того, как он покинет пушку . Таким образом, общая отдача, приложенная к огнестрельному оружию, равна и противоположна общему прямому импульсу 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 она приблизительно постоянна. Тогда общий импульс пороха и снаряда будет равен:
где: - масса метательного заряда, равная массе выброшенного газа.
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, более громкий и более сотрясающий в стороны), но уменьшая тягу от прямой проекции (следовательно, меньшая отдача), при этом некоторые конструкции заявляют о снижении воспринимаемой отдачи до 40-60%. Аналогично, компенсаторы отдачи отводят 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 проходит по извилистому пути, прежде чем в конечном итоге выпуститься наружу в передней части глушителя, таким образом рассеивая свою энергию на большей площади и в течение более длительного времени. Это снижает как интенсивность взрыва (следовательно, и громкость ), так и возникающую отдачу (как и для того же импульса , сила обратно пропорциональна времени ).
Дульные выстрелы могут поднимать значительные облака пыли , особенно из крупнокалиберных орудий при стрельбе по низкой и плоской траектории, которые могут быть видны на расстоянии и, таким образом, выдавать позицию орудия, увеличивая риск привлечения ответного огня . Профилактические действия могут заключаться в смачивании почвы вокруг земли, направлении вектора дульного тормоза вверх и в сторону от земли или покрытии области вокруг дула брезентом, чтобы укрыть как можно больше пыли, находящейся в воздухе.
Локаторы выстрелов обнаруживают дульный взрыв с помощью микрофонов и триангулируют место, где были произведены выстрелы. Они имеются в продаже и были установлены правоохранительными органами в качестве дистанционных датчиков во многих районах с высоким уровнем преступности в городских центрах . Они могут обеспечить довольно точное местоположение источника выстрела, произведенного на открытом воздухе — 99% с точностью до 33 футов (10 м) или лучше — и предоставить данные диспетчерам полиции в течение нескольких секунд после выстрела. [8]
