Патрон центрального воспламенения — это металлический патрон для огнестрельного оружия , капсюль которого расположен в центре основания гильзы (т.е. «головки гильзы»). В отличие от патронов кольцевого воспламенения , капсюль центрального воспламенения обычно представляет собой отдельный компонент, расположенный в углубленной полости (известной как капсюльный карман ) в головке гильзы и заменяемый при перезарядке .
Патроны центрального воспламенения вытеснили патроны кольцевого воспламенения во всех размерах, кроме самых маленьких. В большинстве современных пистолетов , винтовок и ружей используются боеприпасы центрального воспламенения, за исключением некоторых пистолетных и винтовочных патронов калибра .17 , .20 и .22 , а также нескольких патронов для дробовиков малого калибра (предназначенных в основном для использование в борьбе с вредителями ), а также несколько устаревших патронов кольцевого и штифтового воспламенения для различных видов огнестрельного оружия .
Ранняя форма боеприпасов центрального боя без капсюля была изобретена между 1808 и 1812 годами Жаном Самуэлем Поли . [1] Это также был первый полностью интегрированный картридж, в котором использовалась форма обтурации с использованием самого картриджа. Другая форма боеприпасов центрального боя 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, Гастином Ренеттом, Smith & Wesson, Шарлем Ланкастером , Жюлем-Феликсом Гевело, Джорджем Морсом, Франсуа Шнайдером, Хирам Бердан и Эдвард Мунье Боксер . [4] [3] [5] [6] [7]
Патроны центрального воспламенения более надежны для военных целей, поскольку более толстые металлические гильзы выдерживают более грубое обращение без повреждений, и с ними безопаснее обращаться, поскольку взрывчатый воспламеняющий состав в выступающей закраине с большей вероятностью сработает при ударе, если патрон кольцевого воспламенения упадет или защемится. . Более прочная основа патрона центрального воспламенения способна выдерживать более высокое давление в патроннике, что, в свою очередь, придает пулям большую скорость и энергию. В то время как гильзы центрального воспламенения требуют сложного и дорогостоящего производственного процесса, обращение со взрывчаткой упрощается за счет исключения процесса вращения, необходимого для равномерного распределения воспламеняющего взрывчатого вещества по ободу, из-за неопределенности относительно того, в какой угловой сегмент обода патрона кольцевого воспламенения будет поражен ударник. Патроны кольцевого воспламенения большего калибра требуют больших объемов воспламеняющего взрывчатого вещества, чем патроны центрального воспламенения, и требуемый объем может вызвать нежелательно более высокие скачки давления во время процесса воспламенения. Уменьшение количества воспламеняющего взрывчатого вещества значительно снизит надежность воспламенения патронов кольцевого воспламенения и увеличит вероятность неисправности, такой как осечка или зависание . [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 заряжания 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 , боеприпасы для которых могут быть дорогими. Переднюю часть некоторых пустых гильз можно переделать для использования в качестве устаревших или нестандартных картриджей аналогичной базовой конфигурации. Современные патроны калибра более .22 в основном имеют центральное воспламенение. Популярность затворов, подходящих для патронов кольцевого воспламенения большего калибра, падала до тех пор, пока спрос на них больше не превышал производственные затраты, и они не устарели.
Отличительной особенностью боеприпасов центрального воспламенения является капсюль , который представляет собой металлическую чашку с основным взрывчатым веществом , вставленную в выемку в центре основания патрона. Боек огнестрельного оружия дробит это взрывчатое вещество между чашкой и наковальней, образуя горячий газ и поток раскаленных частиц для воспламенения порохового заряда. [9] Капсюли для картриджей Berdan и Boxer считаются «центральными» и не являются взаимозаменяемыми на уровне капсюля; однако одно и то же оружие может стрелять патронами с капсюлем «Бердан» или «Боксер», если габариты одинаковы. [10]
Два типа капсюлей почти невозможно отличить, глядя на заряженный патрон, хотя два (или более) отверстия для вспышки можно увидеть или почувствовать внутри стреляной гильзы Бердана, а одно большее отверстие можно увидеть или почувствовать внутри стреляной гильзы Боксер. Воспламенитель Бердана менее дорог в производстве и чаще встречается в боеприпасах, изготовленных за пределами Соединенных Штатов.
Праймеры Бердана названы в честь их американского изобретателя Хирама Бердана из Нью-Йорка, который изобрел свою первую разновидность праймера Бердана и запатентовал его 20 марта 1866 года в патенте США № 53388 . Небольшой медный цилиндр образовывал оболочку патрона, а капсюль запрессовывался в углубление снаружи закрытого конца патрона, противоположного пуле. В конце патрона под капсюлем было небольшое вентиляционное отверстие, а также небольшой выступ или острие в виде соска (позже оно стало известно как наковальня), сделанное из гильзы, так что ударник может раздавить капсюль о наковальню и воспламенить порох. Эта система работала хорошо, позволяя устанавливать колпачок непосредственно перед использованием патрона с порохом, а также перезаряжать патрон для повторного использования.
На практике трудности возникли потому, что вдавливание капсюля снаружи приводило к вздутию медной гильзы, что мешало надежной посадке патрона в патроннике огнестрельного оружия. Решением Бердана было перейти на латунные гильзы и дополнительно изменить процесс установки капсюля в патрон, как отмечено в его втором патенте на капсюль Бердана от 29 сентября 1868 года в патенте США 82587 . Праймеры Бердана функционально остались прежними и по сей день.
Капсюли Бердана аналогичны капсюлям, используемым в системе капсюля , и представляют собой небольшие металлические чашечки с чувствительным к давлению взрывчатым веществом внутри. Современные капсюли Бердана запрессовываются в «камень капсюля» гильзы типа Бердан, где они располагаются несколько ниже заподлицо с основанием гильзы. Внутри капсюля есть небольшой выступ, «наковальня», который упирается в центр чашки, и обычно два (или более) небольших отверстия по бокам наковальни, которые позволяют вспышке капсюля достигать внутренней части капсюля. дела. Гильзы Бердана являются многоразовыми, хотя процесс довольно трудоемкий. Использованный капсюль необходимо удалить, обычно с помощью гидравлического давления, клещей или рычага, который вытягивает капсюль из нижней части. Новый капсюль осторожно прижимается к наковальне, а затем добавляются порох и пуля.
С 1880-х по 1940-е годы многие небольшие европейские армии перезаряжали свои боеприпасы по экономическим причинам, и по этой причине они приняли систему, известную либо как австрийскую, либо в честь фабрики Джорджа Рота в Вене, которая запатентовала ее в 1902 году [11] , хотя она был известен с начала до середины 1880-х годов, когда в центре наковальни было единственное огненное отверстие.
Тем временем полковник Эдвард Мунье Боксер из Королевского арсенала в Вулидже, Англия, работал над конструкцией капсюля для патронов, запатентовал его в Англии 13 октября 1866 года и впоследствии получил патент США на свою конструкцию 29 июня 1869 года. в патенте США 91818 .
Капсюли Boxer похожи на капсюли Бердана с одним существенным отличием - расположением наковальни. В капсюле Boxer наковальня представляет собой отдельную скобу, которая находится в перевернутом положении в капсюле и обеспечивает достаточное сопротивление удару ударника, когда он вдавливает чашку и разрушает чувствительный к давлению воспламеняющий состав. Капсюльный карман в головке гильзы имеет в центре единственное запальное отверстие. Такое расположение практически не влияет на характеристики патрона или вообще не влияет на его характеристики, но значительно облегчает извлечение капсюлей для перезарядки , поскольку одиночный центрированный стержень, протолкнутый через запальное отверстие с открытого конца гильзы, вытолкнет состоящую из двух частей гильзу. грунтовка из капсюля. Затем новый капсюль с наковальней запрессовывается в гильзу с помощью перезарядного пресса или ручного инструмента. Капсюль Boxer универсален для гражданских заводских боеприпасов американского производства.
Боеприпасы с боксерским капсюлем немного сложнее в изготовлении, 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 в процессе производства капсюля требуется еще один этап, гильзу проще изготовить, использовать и перезаряжать.
Ранние капсюли производились с различными размерами и характеристиками. Произошла некоторая стандартизация, когда экономия за счет масштаба приносит выгоду производителям боеприпасов. Грунтовки Boxer для рынка США выпускаются разных размеров в зависимости от области применения. Типы/размеры праймеров:
Примеры использования:
Размер капсюля зависит от капсюля картриджа, стандартные типы доступны в большом или малом диаметре. Заряд капсюля зависит от количества энергии воспламенения, необходимой для конструкции патрона; стандартный капсюль будет использоваться для зарядов меньшего размера или быстрогорящих порохов, а капсюль магнум будет использоваться для зарядов большего размера или порохов с более медленным горением, используемых с большими патронами или тяжелыми зарядами. Капсюли для винтовки, большие и магнум увеличивают энергию воспламенения, передаваемую пороху, создавая более горячее, сильное и/или продолжительное пламя. Пистолетные патроны часто меньше современных винтовочных патронов, поэтому для них может потребоваться меньше капсюля, чем для винтовок. Физическая разница между пистолетными и винтовочными капсюлями заключается в толщине корпуса капсюля; поскольку пистолетные патроны обычно работают при более низких уровнях давления, чем большинство винтовок, их капсюли тоньше, мягче и легче воспламеняются, в то время как винтовочные капсюли толще и прочнее, что требует более сильного удара ударника . [14] Несмотря на названия «пистолет» и «винтовка» , используемый капсюль зависит от патрона, а не от огнестрельного оружия; в некоторых пистолетных патронах высокого давления, таких как .221 Fireball и .454 Casull, используются винтовочные капсюли, а в пистолетных и револьверных патронах более низкого давления, таких как .32 ACP, .380 ACP, 9 мм 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 рычажного действия , эти патроны по-прежнему будут заряжаться пистолетными капсюлями. Однако практически во всех патронах, используемых исключительно в винтовках, используются винтовочные капсюли.
Все современные патроны для дробовика (за исключением специализированных патронов кольцевого воспламенения .22 калибра «змеиные патроны» или патронов для птичьего выстрела) имеют центральное воспламенение. Они используют большой специальный капсюль для дробовика, основанный на системе Boxer, поскольку капсюль содержит наковальню, к которой основное взрывчатое вещество прижимается ударником и деформируется чашкой капсюля.
Капсюли для дробовика также используются в качестве замены капсюльной системы зажигания в некоторых современных огнестрельных оружиях с черным порохом, а в некоторых случаях в качестве самого патрона, особенно в 6-миллиметровой пипетке. [15]
В картриджах с капсюлем или поршневым капсюлем используется капсюль в форме заготовки для содержания пороха в пустом патроне или, в некоторых случаях, в виде поршня для разблокировки затвора и управления оружием. Эти типы патронов используются редко и в основном встречаются в корректирующих винтовках . [16] [17] [18] [19]
Изготовление и установка капсюля — самая опасная часть производства боеприпасов для стрелкового оружия. Чувствительные капсюли унесли множество жизней, в том числе основателя знаменитой британской фирмы по производству боеприпасов Eley . В современных коммерческих операциях используется защитное экранирование между операторами и производственным оборудованием. [20]
В первых капсюлях использовалась та же гремучая ртуть, что и в пистонах XIX века. Черный порох мог эффективно воспламениться от горячей ртути , выделяющейся при разложении. Недостатки ртутных капсюлей стали очевидны при загрузке бездымного пороха . Гремучая ртуть медленно разлагалась при хранении до тех пор, пока оставшейся энергии не стало недостаточно для надежного воспламенения. [21] Снижение энергии воспламенения с возрастом не было признано проблемой при загрузке черного пороха, поскольку черный порох мог воспламениться при такой же малой энергии, как и разряд статического электричества. Бездымный порох часто требовал больше тепловой энергии для воспламенения. [22] Осечки зажигания и зависания стали обычным явлением, поскольку остатки грунтовочного состава разбрызгивались в старых капсюлях. Осечка могла бы произойти, если бы воспламеняющий состав либо не среагировал на падение ударника, либо погас до воспламенения порохового заряда. Зависающий огонь — это ощутимая задержка между падением ударника и выстрелом из огнестрельного оружия. В крайних случаях задержка может быть достаточной, чтобы быть интерпретированной как осечка, и патрон может выстрелить при открытии затвора или при наведении огнестрельного 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 капсюли гремучей ртути, поэтому раскаленный хлорид калия оказывал аналогичный эффект в патронах для стрелкового оружия.
Воспламеняющие смеси, содержащие гремучую ртуть, после выстрела оставляют металлическую ртуть в канале ствола и пустой гильзе. Ртуть в значительной степени поглощалась дымными отложениями с черным порохом. Ртуть покрывала внутреннюю часть латунных гильз бездымным порохом, а более высокое давление зарядов бездымного пороха заставляло ртуть проникать в границы зерен между кристаллами латуни, где образовывалась амальгама цинка и меди , ослабляя гильзу и делая ее непригодной для перезарядки. Армия Соединенных Штатов прекратила использование ртутных запальных смесей в 1898 году, чтобы обеспечить возможность перезарядки арсеналов стреляных гильз в мирное время. [24] В праймерах Frankford Arsenal FA-70 использовался хлорат калия в качестве окислителя тиоцианата свинца (II) для повышения чувствительности хлората калия и трисульфид сурьмы в качестве абразива с небольшим количеством тринитротолуола . [25] Эти коррозионные капсюли оставляют в канале ствола остатки соли хлорида калия после выстрела. Эти гигроскопичные кристаллы соли удерживают влагу из влажной атмосферы и вызывают ржавчину. [26] Эти коррозийные капсюли могут нанести серьезный ущерб ружью, если ствол и затвор не будут тщательно очищены после выстрела.
Производители гражданских боеприпасов начали предлагать некоррозионные капсюли в 1920-х годах, но в большинстве военных боеприпасов продолжали использовать коррозийные капсюли с доказанной надежностью. [27] Различные запатентованные составы капсюлей, используемые разными производителями, обеспечивали существенно разные свойства воспламенения [28], пока Соединенные Штаты не выпустили военные спецификации на некоррозионные капсюли для производства патронов НАТО 7,62×51 мм . В капсюлях PA-101, разработанных в Пикатинни Арсенал, использовалось около 50% стифната свинца с меньшими количествами нитрата бария , трисульфида сурьмы, порошкообразного алюминия и соединения тетразина . [25] Большинство производителей США приняли военный стандарт PA-101 для гражданского производства капсюлей Boxer. [29] Впоследствии производители предложили более мощные капсюли Magnum для равномерного воспламенения гражданских патронов для дальней стрельбы или крупной дичи со значительно большей пороховой емкостью, чем требуется для стандартного пехотного оружия.
Другие взрывчатые вещества, используемые в капсюлях, могут включать азид свинца , перхлорат калия или диазодинитрофенол (ДДНП). Новинкой на рынке в конце 1990-х годов стали бессвинцовые капсюли (см. зеленый маркер ), призванные решить проблемы, связанные с содержанием свинца и других соединений тяжелых металлов, обнаруженных в старых капсюлях. Тяжелые металлы, хотя и в небольших количествах, выделяются в виде очень мелкой сажи. Некоторые закрытые полигоны собираются запретить капсюли, содержащие тяжелые металлы, из-за их токсичности. Бессвинцовые грунтовки изначально были менее чувствительными и имели большую чувствительность к влаге и, соответственно, более короткий срок хранения, чем обычные некоррозионные грунтовки. [ нужна цитата ] С момента своего появления бессвинцовые капсюли стали лучше по своим характеристикам по сравнению с ранними бессвинцовыми капсюлями. [30] Испытания по сравнению капсюлей, не содержащих свинца, и капсюлей на основе свинца, проведенные Министерством обороны США (около 2006 г.), выявили значительные различия (на тот момент) в надежности между двумя типами капсюлей при использовании в боеприпасах калибра 7,62×51 мм. В ходе этих испытаний было доказано, что бессвинцовые праймеры не так надежны, как праймеры на основе свинца. Бессвинцовые капсюли показали плохие характеристики при пиковом давлении дутья, что, как следствие, привело к плохому воспламенению. Популярность некоррозионных альтернатив по-прежнему низка, поскольку надежность грунтовки имеет первостепенное значение. Большинство бессвинцовых капсюлей поставляются через Россию (MUrom?) или Южную Корею (PMC). [ нужна цитата ]
В европейских и восточных военных или излишних боеприпасах часто используются коррозионно- или слабокоррозионные капсюли Бердана, поскольку они надежно работают даже в суровых условиях и имеют более длительный срок хранения, чем капсюли некоррозионного типа, используемые в настоящее время. Современные грунтовки Boxer почти всегда не вызывают коррозии и не содержат ртути. При определении коррозионных или некоррозионных характеристик в зависимости от типа капсюля следует учитывать следующие окончательные даты производства коррозионных боеприпасов: [31]