Как сделать пулю со смещенным центром тяжести

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 04.10.2024

Тема пуль со смещённым центром тяжести затрагивалась в специальной литературе неоднократно. Но тем не менее мифотворчество в этой области не прекращается и поныне.

Любая пуля в полете может быть описана тензорным уравнением, в которое входят ее центр тяжести (ЦТ) и центр аэродинамического давления (ЦД). Эти два центра практически никогда не совпадают, но всегда находятся на оси вращения пули.

Вам приходилось играть в дартс? Стрелка с иглой и оперением — пример устойчивости в полете. Ее центр тяжести находится в передней части, а центр давления — в задней. Если же вы попробуете бросить стрелку оперением вперёд, то действующая на неё сила сопротивления воздуха создаст опрокидывающий момент относительно центра тяжести. В результате стрелка все равно перевернется носовой частью вперёд.

Большинство остроконечных пуль устроены приблизительно по тому же принципу. Центр тяжести находится ближе к носовой части, центр давления — ближе к хвостовику. Но разнос ЦТ и ЦД в пулях невелик, так что достаточной стабилизации в полете он не дает. Именно поэтому пулю закручивают вокруг продольной оси. Осевое вращение придает пуле дополнительную устойчивость в полете. Это — так называемая гироскопическая стабилизация.

Появление промежуточных малокалиберных патронов (калибр 5,45 мм) привело к необходимости некоторой модификации оружия. Сравнительно маломощный патрон не мог обеспечить хорошей дульной скорости при малом шаге нарезов ствола. Большая часть его энергии расходовалась на раскрутку пули, а не на ее ускорение. Нарезы малокалиберного автомата АК-74 стали более пологими по сравнению с АКМ.

При соударении с любым препятствием поведение пули калибра 5,45 резко меняется. Возникает значительный опрокидывающий момент. Законы сохранения энергии и момента импульса приводят к тому, что вращение вдоль продольной оси сменяется вращением вдоль произвольной оси, проходящей через центр тяжести. Это явление называется гироскопической прецессией. При этом продольная ось пули начинает описывать в пространстве конус.

Говоря о повышенной убойности, нельзя обойти так называемые пули со смещенным центром тяжести. Тем более что о них сложено предостаточно легенд — от отделяющегося сердечника до плавкого ядра и ртутной начинки. Между тем эффект их действия известен еще с начала 20-го века. Оценивая результаты русско-японской войны, многие специалисты с удивлением обнаружили, что пули японских 6,5-мм винтовочных патронов при прочих равных условиях наносили более тяжелые ранения, чем русские 7,62- мм. Вскоре нашлось и объяснение — их центр тяжести оказался смещен к торцу. Проиллюстрируем особенности полета такой пули, не углубляясь в дебри аэродинамики.

Но как бы, то, ни было, суть остается одна — пули повышенной убойности годятся не только в борьбе с дикими животными, но и в борьбе с одичавшими людьми — преступниками.

Пули со смещенным центром тяжести

Ответ на первый вопрос прост — да, они существовали и существуют. Причем их предыстория началась в первые годы прошлого столетия. В 1903–1905 годах вместо прежних тупоконечных военных винтовочных пуль были разработаны и внедрены два новых типа пуль с остроконечной вершиной и с уменьшенным аэродинамическим сопротивлением: тяжёлые — с поперечной нагрузкой[1] более 22 г/кв. см, предназначенные для ведения огня на дальние дистанции, и лёгкие — с меньшей поперечной нагрузкой, — для стрельбы на короткие дистанции (см. рис 1). Изначально на вооружение Германии (1904), США (1906), Турции (1907) и России (1908), были приняты легкие пули, а в Англии (1906), Франции (1904) и Японии (1908) — тяжелые.

Рис. 1. Типы пуль:

А — тупоконечные;

Б — остроконечные тяжелые;

В — остроконечные легкие.

Серым цветом выделена ведущая часть пули; черные квадратики обозначают центр тяжести; черные кружки — центр сопротивления воздуха.

Рис. 2. Прицельно поражаемое пространство (ППП) и прямой выстрел (ВЦ — высота цели).

Кроме улучшений в баллистике (об этом будет сказано ниже), введение легких остроконечных пуль давало к тому же ряд и других преимуществ. Во-первых, меньшая масса пули (следовательно и масса патрона) позволяла повысить ее начальную скорость и увеличить носимый стрелком боезапас. Во-вторых, для их изготовления требовалось меньше металла, а при огромных тиражах это давало существенную экономию. В-третьих, неглубокая посадка легкой пули в гильзу увеличивала её полезный объем и давала возможность, соответственно, добавить массу порохового заряда.

Что касается баллистики, то легкие остроконечные пули обладали начальной скоростью в среднем на 100–200 м/с большей, чем тупоконечные. Это в совокупности с их более обтекаемой формой увеличивало дальность прямого выстрела[2] и глубину прицельно поражаемого пространства[3] (рис. 2). На практике это означало, что можно было увеличить результативность огня на расстояниях порядка 300–400 м, при неизменном мастерстве стрелков.

Рис. 3. Боеприпасы начала XX века и пули со смещенными центрами тяжести к ним:

А — английский.303 British Mk VII (7,71x56 R);

Б — японский 6,5 Arisaka (6,5x50 SR).

Однако остроконечные пули при стрельбе из винтовок, имеющих нарезы, рассчитанные для тупоконечных пуль, были неустойчивы в полете. Дело в том, что вследствие пологих нарезов, достаточных для стабилизации тупоконечных пуль, остроконечные приобретали относительно небольшую скорость вращения, что приводило к большой прецессии в полете. Все это влекло за собой ухудшение кучности и пробивной способности, а также повышался снос пули под действием бокового ветра. Чтобы избавиться от этого недостатка, центр тяжести пули стали искусственно переносить назад, ближе к её донной части. Для этого носовую часть облегчали, помещая в нее алюминий, фибру или прессованную хлопчатобумажную массу (рис. 3а). Интересное и наиболее рациональное решение придумали японцы (рис. 3б). Они стали использовать для изготовления пуль утолщенную в передней части оболочку, удельная масса которой меньше, чем у свинцового сердечника. Это позволило решить сразу две проблемы: с одной стороны, центр тяжести сместился назад, и повысилась стабильность полета пули, а с другой — увеличилась ее пробивная способность, благодаря более прочному носику. При этом поперечная нагрузка оставалась достаточно большой.

Чем же был порожден ряд слухов о пулях со смещенным центром тяжести? По всей видимости, поводом для них стало применение американскими войсками во Вьетнаме штурмовых винтовок М16. Их пули нередко наносили действительно обширные ранения, казалось бы, не свойственные столь малому калибру (5,56 мм). По всей видимости, это и привело к распространенному мнению, что виновен в этом смещенный центр тяжести. Хотя, на самом деле, в большей степени этому способствовала высокая начальная скорость пули (около 1000 м/с).

Дело в том, что еще в начале XX века способность наносить непонятно обширные (для относительно небольшого калибра) повреждения тканей была замечена применительно к патрону.280 Ross (7 мм). Причиной их, как выяснилось, была большая скорость пули в момент встречи с целью (начальная скорость пуль из таких патронов, изготовленных английской фирмой Eley, была около 980 м/с). Это влекло за собой образование так называемой зоны временной пульсации (временной полости) вокруг раневого канала на малых глубинах проникновения. Такая зона, по сути, является областью действия гидравлического удара и приводит к разрушению внутренних органов (и даже костей), попавших в нее. Если при относительно невысоких скоростях такая полость начинает образовываться на глубинах 20–25 см (а это часто уже за пределами тела), то при больших скоростях — от 2 до 12 см.

Сходная картина наблюдалась и при ранениях, нанесенных пулями М 193, которыми снаряжались патроны 5,56х45 к винтовкам М 16 (рис 4). Как видно, на профиле раны эта пуля проходит в мягких тканях примерно 10–12 см головной частью вперед, что уже наводит на мысль о непричастности к этому смещенного центра тяжести. Затем она разворачивается, сплющивается и разламывается в районе кольцевой канавки, предназначенной для посадки пули в гильзу. Головная часть пули продолжает движение, а тыльная распадается на множество осколков, поражающих ткани на глубину порядка 7 см. При этом наблюдается значительный разрыв тканей. Это объясняется тем, что сначала их пробивают осколки, а затем они подвергаются действию гидравлического удара. Вследствие этого отверстия в полых внутренних органах (например, в кишках) могут достигать 5–7 см в диаметре.

Под поперечной нагрузкой оружейники, как правило, понимают величину численно равную отношению массы пули к площади ее наибольшего поперечного сечения (ПН = m / Sp). Так как максимальный диаметр пули является ее калибром (К), то поперечную нагрузку можно выразить следующим образом ПН = m / π (К/2) 2 .

Прямым выстрелом называется такой выстрел, при котором траектория не поднимается над линией прицеливания выше цели на всем протяжении прицельной дальности.

Глубина прицельно поражаемого пространства есть расстояние по линии прицеливания, на протяжении которого нисходящая ветвь траектории не превышает высоты цели.

Вчера речь шла о гильзах, а сегодня у нас следующий элемент – пуля. Пожалуй, ни один компонент патрона не вызывает к жизни столько мифов, легенд и откровенных баек. Их можно услышать и в рассказах служивых, и в пересказах этих рассказов через третьи руки, и даже из уст тех, кто сам оружия в руках не держал, но ему друг тестя рассказывал, а уж он мужик серьёзный, прапорщик трубопроводных войск: такой точно врать не будет. Вот и возникают истории то про страшные разрывные пули, то про ещё более страшные – со смещённым центром тяжести, то про совсем уж жуткие атомные пули (ну этот сон разума я даже рассматривать не буду). Вот по пулям сегодня и пройдёмся.

Стальной сердечник и латунная оболочка на разных стадиях производства

Как и с гильзами, тут тоже всё шло по пути усложнения – сначала свинцовый шарик, потом свинцовая пуля более сложной формы, ну а потом и до оболочки дело дошло. Да, именно до той самой, которая цельнометаллическая, давшая название знаменитому фильму Кубрика. Нужна она стала из-за роста скоростей – свинец нормально держит скорости порядка 450 м/с, а дальше даже твёрдый сурьмистый сплав начинает плющить и активно намазывать на нарезы, что на точность стрельбы влияет весьма плохо. Поэтому свинцовый сердечник начали помещать в тонкую рубашку из более прочного материала. Сначала наиболее популярен был мельхиор, потом его потеснили более дешёвые варианты латуни, в частности томпак. Это позволило полностью реализовать возможности бездымных порохов и поднять скорости до 700 м/с и более. Это резко усложнило производство: просто взять и лить по формочкам пульки уже не получится, как было раньше со свинцом. Более того, отливку как таковую на крупных предприятиях в основном вытеснила штамповка. Из свинца тянется проволока, она режется на равной длины отрезки, а из них уже штампуются сердечники для пуль. Это гораздо технологичнее литья, которое к тому же весьма желательно производить под давлением, чтобы избежать дефектов. Технология производства рубашки похожа на изготовление гильзы, она тоже вытягивается из заготовки. Кроме уже помянутых латуни и томпака, тут также используется сталь. Само собой, чаще всего в виде биметалла, потому что сталь по стали на высоких скоростях – это всё равно что напильниками стрелять, никакой хромированный ствол такого издевательства не выдержит. Хотя у немцев из RWS есть и чисто стальные охотничьи пули TUG и TIG, но это скорее исключение. В целом, пуля по форме заметно проще гильзы, поэтому тут преимуществами более дешёвого биметалла пользуется гораздо больше производителей, чем с гильзами. Далее компоненты совмещаются – сердечник запрессовывается в оболочку и пуле придаётся итоговая форма. Сплошные прессовые работы. Как видно, даже простую оболочечную пулю калибра 7.62 мм на макаронно-папиросной фабрике опять-таки не сделаешь, а ведь мы не в начале ХХ века, простой свинец в оболочке для военных целей подходит плохо.

Разные виды пуль в разрезе на примере 7.62х54

Людям, видите ли, не понравилось, что их просто так этими пулями убивают, поэтому они начали делать разные защитные железки из прочных сортов стали. К части железок приделали колёса, к части гусеницы, а к части – лямки как у лифчика и вообще на себе стали таскать в комплекте со всякими котелками на голове. В общем, броню надо пробивать, а свинец делает это плохо, он мягкий и просто об неё расплёскивается. Или оставляет вмятины разной глубины, в зависимости от массы и скорости пули, но всё равно не пробивает. Заменить мягкий свинец на твёрдую сталь тоже не вариант – она лёгкая, а пуле нужна масса, иначе она будет быстро терять скорость. Выход был найден в виде сердечника из комбинации двух элементов, обычно стали и свинца. Один из вариантов – передняя часть сердечника стальная, для пробития препятствий, задняя – свинцовая, для массы. В другом варианте стальной сердечник помещается в свинцовую рубашку, а потом это всё уже в оболочку. Такая пуля уже и летит далеко, и пробивает хорошо. Получается длинная, потому что сталь всё-таки лёгкая, но это уже мелочи. Единственное – это пуля требовательна к качеству изготовления, потому что при наличии двух элементов очень легко получить дисбаланс, что плохо влияет на точность. Из-за этого валовые патроны со стальным сердечником обычно уступают матчевым или охотничьим пулям без такового, но для общевойскового боя их возможностей вполне хватает. Кстати, биметалл оболочки тоже вносит подобную лепту – неравномерность толщины разных слоёв покрытия сказывается.

Разные виды сердечников

Экспансивные пули — это красиво

В общем, самый расцвет применения таких пуль пришёлся на Первую Мировую, причём в авиации – этажерки того времени ими ломались неплохо. Чем дальше, тем больше они уходили в область легенд, а в реальности остались только в виде немногочисленных вариантов крупнокалиберных патронов. Гораздо эффективнее оказалось заменить взрывчатое вещество на зажигательный состав и не взрывать что-то, а поджигать. Топливо, дерево, ткань и ещё много чего, что можно поджечь удачным попаданием. Зажигательные пули, в отличии от разрывных, оказались весьма успешной идеей и массово применяются до сих пор. В принципе, они тоже подпадают под пресловутую конвенцию, но есть одна оговорка – там запрещено применение по людям. Про технику, строения и прочие предметы речи не идёт, так что стрелять по ним можно, ну а если какой боец на пути оказался, то это уже его проблемы. А раз применять собрались по технике и пуля у нас и так сложная, то можно и бронебойный сердечник добавить, пусть будет бронебойно-зажигательная. Или вообще бронебойно-зажигательно-трассирующая, гулять так гулять. Трассирующие – это ещё один тип пуль, который подвинул разрывные, потому что для целеуказания и корректировки трассы оказались удобнее, а в производстве эти пули заметно проще: достаточно поместить в заднюю часть пули трассирующий состав, который будет воспламеняться при выстреле.

Не меньше, а то и больше рассказов ходит про пули со смещённым центром тяжести. Где у пули в норме центр тяжести и куда его надо сместить, рассказчик обычно сказать не может, но обязательно поведает, что, попав в колено, такая пуля может выйти из левой подмышки, превратив всё на своём пути в фарш. И выдают патроны с ней по особому приказу, вместе со ртутным ножом. По факту же это самые обычные пули патронов 5.45х39 и 5.56х45, у которых действительно задняя часть несколько тяжелее – там толщина свинцовой рубашки больше. Момент чисто конструкционный, имевший целью увеличить стабильности пули в полёте. При попадании пули в тело стабилизирующий момент исчезает, и пуля начинает вращаться в мягких тканях. Эффект жуткий, но вот это конвенциями уже не запрещено. Вся разница в поведении американской и советской пули в том, что первая обычно делает один кувырок и в процессе разламывается пополам из-за мягкой латунной оболочки, а вторая нет, потому что покрыта более прочным биметаллом. В итоге у 5.56 насквозь тело часто проходит только более тяжёлая задняя часть, причём уже дном вперёд (передняя часть соответственно остаётся в ране и её осколки надо извлекать дополнительно), а 5.45 проходит целиком, при этом раневой канал получается изогнутым.

Вот так ведёт себя пуля 5.45 в свиной туше

Отсюда и пошла легенда о хаотичном изменении траектории внутри тела. Отклониться на 10-15 сантиметров она вполне может, а вот войти в живот и выйти из шеи – только в рассказах. Усугубляются все эти жуткие эффекты чрезвычайно высокой скоростью пули, которая зачастую при попадании в тело оказывается выше 700 м/с. При такой скорости возникает мощный гидравлический удар – внутриклеточная жидкость не сжимается, поэтому появляется большая временно пульсирующая полость, в ходе сокращения которой рвутся мышцы, повреждаются близлежащие органы и даже могут ломаться кости. Дополняется это всё разрывом клеточных мембран в тканях вблизи раневого канала. По сути, это уже не мышцы, а мёртвое отбитое мясо, которое в ближайшее время начнёт гнить. Эти разрушенные ткани обязательно необходимо удалить, чтобы избежать гангрены. Кстати, отсюда пошла ещё одна легенда – что малоимпульсная пуля является воплощением идеи, что противника выгоднее не убить, а тяжело ранить, чтобы нагрузить вражескую инфраструктуру.

На самом деле, поражающие эффекты новых патронов во многом оказались неожиданными для самих разработчиков. С одной стороны, это дало мощный толчок к исследованию терминальной баллистики высокоскоростных пуль, которой до того пренебрегали, а с другой – породило множество домыслов и легенд.

Ну а в жизни, как это часто бывает, всё оказалось одновременно гораздо проще и гораздо страшнее человеческих выдумок.

Автор: Роман Воронов

Аренда VPS/VDS с быстрыми NVMе-дисками и посуточной оплатой у хостинга Маклауд.

Все это чушь. Пули со смещённым центром тяжести существуют, но не так, как об этом говорят профаны с гипертрофированной фантазией. В них нет ни катающихся шариков, ни каких-либо подвижных частей. Все гораздо проще, но и гораздо сложнее.
Любая пуля в полете может быть описана тензорным уравнением, в которое входят ее центр тяжести (ЦТ) и центр аэродинамического давления (ЦД). Эти два центра практически никогда не совпадают, но всегда находятся на оси вращения пули.
Вам приходилось играть в дартс? Стрелка с иглой и оперением — пример устойчивости в полете. Ее центр тяжести находится в передней части, а центр давления — в задней. Если же вы попробуете бросить стрелку оперением вперёд, то действующая на неё сила сопротивления воздуха создаст опрокидывающий момент относительно центра тяжести. В результате стрелка все равно перевернется носовой частью вперёд.

Читайте также: