Ствол оружия является важнейшей частью оружия огнестрельного типа , такого как стрелковое огнестрельное оружие , артиллерийские орудия и пневматическое оружие . Это прямая стреляющая трубка, обычно изготовленная из жесткого высокопрочного металла , через которую сдерживаемое быстрое расширение газа(ов) высокого давления используется для выталкивания снаряда из переднего конца ( дула ) с высокой скоростью. Полая внутренняя часть ствола называется каналом ствола , а диаметр канала ствола называется его калибром , обычно измеряемым в дюймах или миллиметрах .
Первое огнестрельное оружие было изготовлено в то время, когда металлургия была недостаточно развита, чтобы отливать трубы, способные выдерживать взрывную силу ранних пушек , поэтому трубу (часто сделанную из металлических планок) приходилось периодически укреплять по всей длине для усиления конструкции, создавая вид, несколько напоминающий бочки для хранения, сложенные вместе, отсюда и английское название. [1]
Стволы орудий обычно изготавливаются из какого-либо металла или металлического сплава . Однако во времена поздней династии Тан китайские изобретатели открыли порох и использовали бамбук , который имеет прочный, естественно трубчатый стебель и который дешевле в получении и обработке, в качестве первых стволов в пороховом метательном оружии, таком как огненные копья . [2] Китайцы также были первыми, кто освоил чугунные стволы пушек и использовал эту технологию для изготовления самого раннего пехотного огнестрельного оружия — ручных пушек . Ранние европейские пушки изготавливались из кованого железа , как правило, с несколькими укрепляющими полосами металла, обернутыми вокруг круглых кованых железных колец, а затем сваренными в полый цилиндр. [3] Бронза и латунь были предпочтительными материалами оружейников , в основном из-за их простоты литья и их устойчивости к коррозионному воздействию сгорания пороха или соленой воды при использовании на морских судах. [4]
Раннее огнестрельное оружие было дульнозарядным , с порохом , а затем и дробью, загружаемыми с переднего конца (дула) ствола, и было способно вести только низкую скорострельность из-за громоздкого процесса заряжания. Позднее изобретенные конструкции заряжания с казенной части обеспечивали более высокую скорострельность, но ранние заряжаемые с казенной части не имели эффективного способа герметизации выходящих газов, которые просачивались из заднего конца (казенной части) ствола, что снижало доступную начальную скорость . [5] В 19 веке были изобретены эффективные затворы , которые герметизировали заряжаемое с казенной части оружие от выхода пороховых газов. [6]
Ранние стволы пушек были очень толстыми для своего калибра . Это было связано с тем, что производственные дефекты, такие как пузырьки воздуха, застрявшие в металле, были обычным явлением в то время и играли ключевую роль во многих взрывах пушек; эти дефекты делали ствол слишком слабым, чтобы выдерживать давление выстрела, что приводило к его поломке и взрывному распаду. [7]
Ствол орудия должен быть в состоянии удерживать расширяющийся газ, производимый порохом, чтобы гарантировать, что снаряд достигает оптимальной начальной скорости при его выталкивании. Если материал ствола не может справиться с давлением внутри канала ствола, сам ствол может потерпеть катастрофическое разрушение и взорваться, что не только уничтожит орудие, но и будет представлять опасность для жизни находящихся поблизости людей. Стволы современного стрелкового оружия изготавливаются из углеродистой стали или нержавеющей стали , которые известны и испытаны для выдерживания задействованного давления. Артиллерийские части изготавливаются различными методами, обеспечивающими надежную достаточную прочность. [8] [9]
Канавки — это удаление материала с цилиндрической поверхности, обычно создающее округлые канавки, с целью снижения веса. Чаще всего это делается на внешней поверхности ствола винтовки, хотя это может быть применено и к цилиндру револьвера или затвору винтовки с продольно -скользящим затвором . Большинство канавок на стволах винтовок и цилиндрах револьверов прямые, хотя спиральные канавки можно увидеть на затворах винтовок, а иногда и на стволах винтовок.
Хотя основная цель рифления заключается только в снижении веса и улучшении портативности, при правильном выполнении оно может сохранить структурную прочность и жесткость и увеличить общую удельную прочность . Рифление также увеличит отношение поверхности к объему и сделает ствол более эффективным для охлаждения после выстрела, хотя уменьшенная масса материала также означает, что ствол будет легко нагреваться во время стрельбы.
Композитный ствол — это ствол огнестрельного оружия, который был обрезан, чтобы стать тоньше, и на него надет и сплавлен внешний рукав, что улучшает жесткость, вес и охлаждение. Наиболее распространенной формой композитного ствола являются те, которые имеют рукава из углеродного волокна , но есть и фирменные образцы, такие как Teludyne Tech Straitjacket. Они редко используются вне спорта и соревновательной стрельбы .
Ствол может быть закреплен на ствольной коробке с помощью резьбы или заклепок.
Патронник — это полость в задней части ствола казнозарядного оружия , куда вставляется патрон в положении, готовом к выстрелу. В большинстве видов огнестрельного оружия ( винтовки , ружья , пулеметы и пистолеты ) патронник является неотъемлемой частью ствола, часто изготавливаемой путем простого рассверливания заднего канала ствольной заготовки, с одной камерой внутри одного ствола. [10] В револьверах патронник является компонентом цилиндра оружия и полностью отделен от ствола, при этом один цилиндр имеет несколько камер, которые по очереди вращаются для выравнивания со стволом в ожидании выстрела.
Конструктивно патронник состоит из корпуса , плеча и шейки , контур которых точно соответствует форме оболочки патрона, для которого он предназначен. Заднее отверстие патронника является казенной частью всего ствола, которая плотно закрывается сзади затвором , делая переднее направление путем наименьшего сопротивления во время выстрела. Когда капсюль патрона ударяется ударником , порох воспламеняется и дефлагрирует , создавая расширение газа под высоким давлением внутри гильзы. Однако патронник (закрытый сзади затвором) сдерживает гильзу патрона (или снаряд для дробовиков) от перемещения, позволяя пуле (или дроби / пуле в дробовиках) чисто отделиться от оболочки и вылететь вперед по стволу, чтобы выйти из переднего (дульного) конца в виде летящего снаряда .
Досылание патрона в патронник — это процесс загрузки патрона в патронник оружия, либо вручную, как в случае одиночного заряжания , либо посредством приведения в действие самого оружия, как в случае помпового заряжания , рычажного заряжания , болтового заряжания или самозарядного заряжания. В случае пневматического ружья пуля (или пуля) сама по себе не имеет оболочки, которая должна удерживаться, и будет полностью вставлена в патронник (часто называемая «посадкой» или «зарядкой» пули, а не «досыланием» ее), прежде чем механически сжатый газ выпустится позади пули и продвинет ее вперед, что означает, что патронник пневматического ружья функционально эквивалентен свободной части ствола огнестрельного оружия.
В контексте проектирования, производства и модификации огнестрельного оружия слово «камеринг» имеет другое значение и относится к подгонке патронника оружия специально для стрельбы патроном определенного калибра или модели.
Канал ствола — это полый внутренний просвет ствола, занимающий большую часть длины ствола. Это часть ствола, в которой находится снаряд (пуля, дробь или пуля) перед выстрелом и где он набирает скорость и кинетическую энергию в процессе выстрела. Состояние движения снаряда при движении по каналу ствола называется его внутренней баллистикой .
Большинство современных видов огнестрельного оружия (кроме мушкетов , дробовиков, большинства танковых пушек и некоторых артиллерийских орудий ) и пневматического оружия (кроме некоторых пневматических пушек ) имеют винтовые канавки, называемые нарезами, выточенные в стенке канала ствола. При стрельбе нарезной канал ствола придает снаряду вращение вокруг его продольной оси, что гироскопически стабилизирует положение и траекторию полета снаряда после его выхода из ствола (т. е. внешнюю баллистику ). Любое оружие без нарезов в канале ствола называется гладкоствольным .
Когда патрон огнестрельного оружия заряжен, его гильза занимает патронник, но его пуля фактически выступает за патронник в задний конец канала ствола. Даже в нарезном канале ствола эта короткая задняя часть не имеет нарезов и позволяет пуле первоначально «разбежаться» для наращивания импульса перед встречей с нарезами во время стрельбы. Самая задняя часть этой ненарезной части называется свободным стволом и обычно имеет цилиндрическую форму. Часть ненарезного канала ствола непосредственно перед свободным стволом, называемая лидом , начинает слегка сужаться и направляет пулю к области, где канал без нарезов переходит в полностью нарезной канал ствола. Вместе они образуют область горла, где нарезы ударно «вгрызаются» в движущуюся пулю во время стрельбы. Горло подвергается наибольшему термомеханическому напряжению и, следовательно, изнашивается быстрее всего. Эрозия горла часто является основным определяющим фактором срока службы ствола оружия.
Дуло — это передний конец ствола, из которого вылетает снаряд. [11] Точная обработка дула имеет решающее значение для точности, поскольку это последняя точка контакта между стволом и снарядом. Если между дулом и снарядом имеются неравномерные зазоры, выходящие пороховые газы могут распространяться неравномерно и отклонять снаряд от его предполагаемого пути (см. переходную баллистику ). Дуло также может иметь резьбу снаружи, что позволяет прикреплять различные вспомогательные устройства.
В нарезных стволах контур дула разработан так, чтобы защитить нарезы от повреждения проникающими посторонними предметами, поэтому передние концы канавок нарезов обычно защищены за утопленной коронкой , которая также служит для модуляции равномерного расширения пороховых газов. Сама коронка часто утоплена от внешнего обода дула, чтобы избежать случайного повреждения от столкновения с окружающей средой.
В гладкоствольных стволах, стреляющих несколькими субснарядами (например, дробью), канал ствола на дульном срезе может иметь коническое сужение, называемое чоком, для формирования рассеивания для лучшей дальности и точности. Чоки реализуются либо как сменные ввинчиваемые чоки для определенных применений, либо как фиксированные постоянные чоки, встроенные в ствол.
Во время стрельбы на дульном срезе часто можно увидеть яркую вспышку света, известную как дульная вспышка . Эта вспышка производится как перегретыми пороховыми газами, излучающими энергию во время расширения (первичная вспышка), так и не полностью сгоревшими остатками пороха, бурно реагирующими со свежим воздухом при выходе из ствола (вторичная вспышка). Размер вспышки зависит от таких факторов, как длина ствола (более короткие стволы имеют меньше времени для полного сгорания, следовательно, больше несгоревшего пороха), тип (быстросгорающий или медленносгорающий) и количество пороха (большее общее количество означает, вероятно, больше несгоревших остатков), загруженного в патрон. Пламегасители или дульные кожухи могут быть прикреплены к дульному срезу оружия, чтобы либо уменьшить, либо скрыть вспышку. [11]
Быстрое расширение пороховых газов в дуле во время выстрела также производит мощную ударную волну, известную как дульный взрыв . Слышимый компонент этого взрыва, также известный как дульный звук , представляет собой громкий звук выстрела, который может легко превысить 140 децибел и вызвать постоянную потерю слуха у стрелка и наблюдателей. Неслышимый компонент взрыва представляет собой инфразвуковую волну избыточного давления , которая может повредить близлежащие хрупкие объекты. Вспомогательные устройства, такие как дульные тормоза и дульные усилители, могут использоваться для перенаправления дульного взрыва, чтобы противостоять подъему дула, вызванному отдачей , или для содействия работе газового оружия, а глушители (и даже дульные кожухи) могут использоваться для снижения интенсивности шума взрыва, ощущаемого находящимся поблизости персоналом.
