Безгильзовый боеприпас ( CL ), [1] или безгильзовый патрон — это конфигурация оружейного патрона , которая исключает гильзу , которая обычно удерживает капсюль , метательное вещество и снаряд вместе как единое целое. Вместо этого метательное вещество и капсюль крепятся к снаряду другим способом, так что гильза не нужна, например, внутри или снаружи снаряда в зависимости от конфигурации.
Безгильзовые боеприпасы — это попытка снизить вес и стоимость боеприпасов за счет отказа от гильзы, которая обычно изготавливается с высокой точностью из латуни или стали , а также упростить эксплуатацию многозарядного оружия за счет устранения необходимости извлекать и выбрасывать пустую гильзу после выстрела. [2] Его принятие было затруднено проблемами с производственными расходами, чувствительностью к теплу, герметизацией и хрупкостью. Его использование до настоящего времени в основном ограничивалось прототипами и маломощными ружьями, за некоторыми исключениями.
Более старые безгильзовые боеприпасы обычно используют конфигурацию, в которой капсюль и метательное вещество интегрируются в нижнюю часть снаряда, как в ракете. При выстреле пороховой газ выпускается из задней части снаряда, чтобы разогнать его до скорости. В отличие от ракетных снарядов, которые имеют схожие конфигурации, метательное вещество «внутренне-метафорных безгильзовых боеприпасов» имеет мгновенное время сгорания, как у традиционного патрона (менее 0,2 секунды), [4] что означает, что метательное вещество сгорает до того, как снаряд покидает ствол, предпочтительно внутри камеры . Ракетные снаряды, для сравнения, имеют время сгорания метательного вещества более 0,2 секунды, обычно несколько секунд, что означает, что ракетное топливо традиционно толкает ракету на определенное расстояние от пусковой установки. [4]
Другое отличие — средства стрельбы и стабилизации. В качестве патрона безгильзовые боеприпасы с внутренним порохом выстреливаются только из стволов орудий , как закрытых, так и безоткатных , и достигают баллистической стабилизации посредством продольного вращения ( сохранение углового момента ), либо с помощью приводных поясков и нарезов , либо косых сопел для порохового газа. [4] Ракеты, напротив, могут быть запущены с большего количества платформ, чем стволы орудий, например, рельсов, и традиционно используют стабилизаторы для стабилизации, как фиксированные, так и складные. [4]
Ранним типом безгильзовых боеприпасов с внутренним порохом был патрон Rocket Ball Уолтера Ханта . Он был разработан в 1850-х годах, и оружие, использующее его, продавалось в основном компанией Volcanic Repeating Arms . Патроны Rocket Ball Ханта были крайне недостаточно мощными и никогда не получали широкого распространения для самообороны, охоты или военного использования. [5]
Во время Второй мировой войны Германия начала интенсивную программу по исследованию и разработке практичного безгильзового патрона с внутренним порохом для военного использования, что было обусловлено растущим дефицитом металлов, особенно меди, используемой для изготовления гильз. [6] [7] [8] [9] Немцы добились определенного успеха, но недостаточного для производства безгильзовой патронной системы во время войны. [10] [11] Одним из квазипримеров, который почти поступил в производство, был 55-мм Maschinenkanone MK 155. Он использовал частично сгораемые патроны, похожие на те, что используются в популярной сегодня танковой пушке Rheinmetall Rh-120 . Япония, однако, успешно разработала авиационную автопушку, использующую безгильзовые боеприпасы с внутренним порохом во время войны. Названная Ho-301 , это была 40-мм автопушка, которая принимала ограниченное участие в обороне японских островов в последние месяцы войны. [3]
После Второй мировой войны использование безгильзовых боеприпасов с внутренним порохом в значительной степени исчезло из основных направлений разработки оружия; однако этот тип пережил небольшое возрождение, когда в 1978 году Советский Союз представил свой 40-мм подствольный гранатомет с внутренним порохом ГП-25. За ним в 2017 году последовал разработанный Россией 40-мм автоматический гранатомет с внутренним порохом АГС-40 «Балкан». [12] [13]
Поскольку во время стрельбы порох выбрасывается из задней части снаряда, у многих исторических орудий, использующих безгильзовые боеприпасы с внутренним пороховым зарядом, возникали проблемы с накоплением остатков пороха, что приводило к неисправностям. Чтобы уменьшить накопление остатков, исторические системы часто были вынуждены использовать меньшее количество пороха в боеприпасах или принимать безоткатное решение для орудия, при котором часть горящего пороха выбрасывается из задней части орудия при стрельбе. [4] Однако это само по себе вызывает проблемы, поскольку для приведения в движение боеприпаса используется меньше пороха, что приводит к менее мощным начальным скоростям , часто ниже скорости звука (~200–250 м/с (660–820 футов/с)). [4] [3] Это равно начальным скоростям многих минометных орудий , которые предназначены для стрельбы под большими углами возвышения с тяжелыми дугами снарядов. Оружие с безгильзовыми боеприпасами часто предназначено для горизонтального огня, а это означает, что сильно дозвуковые боеприпасы приводят к очень ограниченной дальности и низкой точности из-за быстрой потери скорости снаряда. [4] [3]
Современные безгильзовые боеприпасы обычно используют конфигурацию, в которой капсюль и снаряд интегрируются в сплошную массу внешнего пороха (первоначально нитроцеллюлозы ), отлитую для формирования корпуса патрона. В корпусе имеются полости для приема пули и капсюля (оба из которых приклеены на место). Готовый патрон может также содержать усилительный заряд порохового пороха, чтобы помочь воспламенить корпус и обеспечить начальную тягу пули. [2] Многие из этих безгильзовых патронов с внешним порохом также телескопические , при этом большая часть пули удерживается внутри корпуса патрона, чтобы сократить длину патрона. Более короткий патрон сокращает расстояние, которое огнестрельное оружие должно совершить возвратно-поступательно для загрузки нового патрона, что обеспечивает более высокую циклическую скорость и большую вероятность множественных попаданий в цель на большом расстоянии. Отсутствие гильзы также существенно снижает вес патрона, особенно в малокалиберных винтовках. Например, безгильзовые боеприпасы с внешним пороховым зарядом, разработанные австрийским изобретателем Хубертом Узелем (1926–2010) для Voere VEC-91, весят примерно треть от обычных боеприпасов того же калибра. [14] [15] [16]
Хотя кажется, что заменить гильзу на твердый порох — простая операция, гильза патрона обеспечивает больше, чем просто способ удерживать компоненты патрона вместе, и эти другие функции должны быть заменены, если гильза должна быть заменена. Внешне-пороховые безгильзовые боеприпасы не лишены недостатков, и именно эти недостатки не позволили современным внешне-пороховым безгильзовым боеприпасам достичь более широкого успеха.
Первой серьезной проблемой, особенно актуальной в военных приложениях, которые часто подразумевают непрерывную стрельбу, является тепловая чувствительность боеприпасов. Нитроцеллюлоза, основной компонент современного пороха огнестрельного оружия , воспламеняется при относительно низкой температуре около 170 °C (338 °F). Одна из функций металлической гильзы патрона — быть теплоотводом ; при извлечении после выстрела каждая металлическая гильза уносит значительное количество тепла от сгорания пороха, замедляя скорость, с которой тепло накапливается в камере. Теплоизоляция, обеспечиваемая гильзой, также работает наоборот, защищая порох от накопленного тепла в стенках камеры.
Без гильзы, обеспечивающей эти функции, патроны с внешним метательным зарядом без гильз, использующие нитроцеллюлозу, начнут нагреваться , стреляя от остаточного тепла патронника, гораздо раньше, чем патроны с гильзой. Нагревания можно избежать, спроектировав оружие для стрельбы с открытого затвора , но это создает другие проблемы и, таким образом, подходит только для пулеметов и пистолетов-пулеметов меньшего калибра .
Обычным решением проблемы нагрева является повышение термостойкости путем перехода на порох с более высокой температурой воспламенения, как правило, некристаллическое взрывчатое вещество, тщательно разработанное для обеспечения соответствующей скорости сгорания. [2] [15] Heckler & Koch совместно с Dynamit Nobel справились с этой задачей, создав относительно термостойкие безгильзовые боеприпасы с внешним порохом.
Другая важная функция, которую обеспечивает патрон, — это герметизация задней части патронника. Во время стрельбы из патронника с гильзой давление в патроннике расширяет металлический корпус, который закрывает патронник. Это предотвращает выход газа из задней части патронника, а также, как было экспериментально показано, обеспечивает значительную поддержку затвору. Без корпуса, обеспечивающего это уплотнение, конструкция огнестрельного оружия должна учитывать это и обеспечивать средство герметизации задней части патронника. Эта проблема также возникла с игольчатым ружьем Дрейзе ; французский Шасспо решил проблему утечки затвора, добавив резиновое уплотнение к затвору. [17] [18]
Телескопические внешние метательные патроны без гильз также должны решать проблему блокировки канала ствола, поскольку пуля окружена метательным зарядом. Усиливающий заряд используется для решения этой проблемы, обеспечивая начальный всплеск давления, чтобы вытолкнуть пулю из корпуса патрона в ствол до того, как корпус сгорит. [16]
Внешне-метафорные безгильзовые патроны ограничены тем фактом, что корпус патрона в первую очередь является метательным зарядом, а структурные свойства вторичны по отношению к свойствам сгорания. Основной проблемой является извлечение. В то время как безгильзовые боеприпасы устраняют необходимость извлечения стреляной гильзы, нестреляные безгильзовые патроны должны быть извлекаемыми для разрядки огнестрельного оружия или устранения осечки. В металлических гильзах эта возможность обеспечивается ободом или канавкой для экстрактора, выточенной в задней части гильзы. Даже в полностью пластиковых патронах, таких как патроны для дробовика марки Activ , тонкое металлическое кольцо отформовано в ободе для поддержки экстрактора. [10] [15] [16] Вторичной проблемой является то, что используемые боеприпасы могут подвергаться воздействию воздуха, воды, смазочных материалов и растворителей. Капсюль и метательное вещество в внешне-метафорных безгильзовых патронах не защищены, в то время как гильзы обеспечивают высокую степень защиты.
Одна из первых систем безгильзового огнестрельного оружия и боеприпасов была произведена Daisy , производителем пневматического оружия , в 1968 году. Винтовка Daisy V/L использует маломощный внешний метательный безгильзовый патрон калибра .22 (5,5 мм) без капсюля. Винтовка была по сути пружинно-поршневой пневматической винтовкой, но при использовании с боеприпасами V/L энергия от сжатия поршня нагревала воздух за безгильзовым патроном достаточно, чтобы воспламенить порох, и это создавало большую часть энергии выстрела. Система винтовки Daisy V/L была прекращена в 1969 году после того, как ATF постановила, что это не пневматическое оружие, а огнестрельное оружие, на производство которого у Daisy не было лицензии. [19]
Некоторые штурмовые винтовки использовали безгильзовые боеприпасы с внешним подрывом. Одним из наиболее известных видов оружия этого типа является G11, созданная Heckler & Koch в качестве потенциальной замены боевой винтовки G3 . Хотя G11 так и не была запущена в серийное производство, она прошла ряд стадий прототипирования, а также полевые испытания, включая испытания в рамках американской программы Advanced Combat Rifle . Хотя планировалось, что ее примут на вооружение западногерманские военные, и был запланирован закупить 300 000 винтовок G11K2 в период с 1990 по 2002 год, расходы, возникшие в связи с объединением Германии , и невозможность модификации G11 для использования боеприпасов стандарта НАТО привели к отмене проекта G11 и принятию более дешевой, более обычной штурмовой винтовки стандарта НАТО — 5,56 мм G36 . Безгильзовые боеприпасы G11 позже были использованы в качестве основы для разработки безгильзовых патронов в программе США Lightweight Small Arms Technologies .
Первой коммерческой винтовкой с внешним пороховым зарядом и электронной системой стрельбы была Voere VEC-91 . [14]
40-мм CL
Японцы предприняли интересную попытку улучшить огневую мощь Ki-44, установив 40-мм пушку Ho-301, стреляющую безгильзовыми боеприпасами. Но начальная скорость снаряда этого оружия в 245 м/с была слишком низкой, и они потерпели неудачу в бою. Было построено не так много самолетов Ki-44-IIc.