#69: Systemy ryglowania w broni palnej

2017-10-22 Mateusz


Pierwszym pytaniem, którego spodziewałem się przy tym materiale było:

"Po co w ogóle jest stosowane ryglowanie?"

 

Ryglowanie jest konieczne z tego względu, że ciśnienie w lufie musi spaść do odpowiednio niskiego poziomu, żeby można ją było bezpiecznie i łatwo otworzyć.

 

Jeżeli lufa jest otwierana przy wysokim ciśnieniu, to zamek lub zespół części jest odrzucany do tyłu z nadmierną prędkością. Łuska może zostać rozerwana. Obie sytuacje grożą awarią broni i/lub strzelca…

 

 

Jak to wygląda od strony fizyki?

zasada zachowania pędu

Ilustracja 1: Zasada zachowania pędu dla układu miotającego broni palnej, z zamkiem nie ryglowanym i nie podpartym. Zielony - zamek, żółty - łuska, pomarańczowy - gazy prochowe, brązowy- pocisk, czarny - lufa

 

Jeżeli odniesiemy się do zasady zachowania pędu i weźmiemy pod uwagę tylko okres ruchu pocisku w lufie, to możemy z uproszczeniem napisać, że MV = mv, czyli masa zamka (M), prędkość zamka (V), masa pocisku (m), prędkość pocisku (v) są sobie równe, jako iloczyny poszczególnych wartości( wg wzoru jak na rysunku).

 

Co nam to mówi? Sprawdźmy na przykładzie.

Zamek karabinka AK waży: M =  81 g

Masa pocisku: 7,91 g

Prędkość początkowa: 710-720 m/s

 

Jaką uzyskalibyśmy prędkość zamka? 

Około 70,31 m/s. Bardzo dużo. Mówiąc w skrócie niebezpiecznie dużo.

Za optymalną prędkość w automatyce broni uważa się około 5 m/s.

Można oczywiście zapytać - co jeśli zamek w AK nie zarygluje się i padnie strzał (sytuacja niemożliwa w praktyce)? Przecież jest jeszcze ciężkie suwadło. Prawda. Łączna masa zespołu odrzutowego to 487 g. 

Prędkość uzyskana wg powyższego wzoru to "zaledwie" 11,69 m/s. Czy w takim razie taki strzał byłby bezpieczny? Nie. 

Weźmy pod uwagę, że prawdopodobnie nastąpi rozerwanie łuski i zachowa się ona jak mały granacik odłamkowy.

Druga sprawa jest taka, że obliczenia dla naboju Makarowa i zamka o masie 400 g oceniają jego prędkość na 4,5 m/s. Jednak przy dalszych obliczeniach z uwzględnieniem powylotowego działania gazów prochowych (czyli wykraczamy poza samą zasadę zachowania pędu) uzyskujemy już 5,2 m/s. 

W takim razie w AK nastąpiłoby rozerwanie łuski, a zamek z suwadłem przyspieszyłby do ponad 13 m/s. To dużo, jeśli weźmiemy pod uwagę, że ważą prawie 0,5 kg. Tym sposobem posiadają ponad 40 J energii kinetycznej, a odrzut strzelby kal. 12 szacuje się na liczby w okolicy 13 J. 

Ostatnia uwaga - w innych rodzajach broni ta proporcja będzie jeszcze gorsza, bo AK jest znany ze swoich ciężkich "wnętrzności". Miejmy też na uwadze, że są to wyliczenia bardzo uproszczone, bo układ odryglowany dałby na pewno inne wyniki, przez szybsze rozszczelnienie i zmianę warunków spalania prochu. Nie zmienia to jednak faktu, że jasną sprawą jest dlaczego zamyka się lufy zamkami i rygluje ten układ.

 

 

Co należy uwzględnić analizując różne systemy ryglowania? 

 

Przyjąłem takie założenie:

Stosowanie - rodzaje broni w których można dany system zastosować. Nie wszystko zmieści się w pistolecie, nie wszystko wytrzyma strzał karabinu.

Wytrzymałość - porównawczy poziom obciążeń jaki zniesie system ryglowania.

Prostota konstrukcji - ważna sprawa. Opracowanie, produkcja i niezawodność w jednym.

Obciążenie komory zamkowej / innych elementów - czy musimy mieć mocną komorę zamkową, czy możemy zrobić ją z lekkiego stopu. Na jakim dystansie przenoszone są obciążenia, czyli ile tej mocnej komory lub wkładki potrzeba.

Zajmowane miejsce - ergonomia broni i jej gabaryty, to nie jest błaha sprawa. Dodatkowo np. w pistoletach podniesienie osi lufy zwiększa podrzut. Jeżeli system ryglowania wymusza takie następstwo, to jest to wada.

Powiązanie z zasadą działania broni - nie każdy system nadaje się do broni automatycznej, a nawet jeśli to nie do każdej. Stąd pewne sposoby ryglowania zostały związane z pewnymi rodzajami broni lub zasadą działania automatyki.

 

 

SYSTEMY RYGLOWANIA

 

ZAMEK KLINOWY

Stosowanie

Obecnie stosowany głównie w działach artyleryjskich, które są kompletnie zdominowane przez to rozwiązanie.

Zdarzały się konstrukcje broni strzeleckiej z zamkiem klinowym ale duża część z nich służyła wyłącznie do eksperymentów lub pokazów.

 

Wytrzymałość

Pod względem wytrzymałości jest to, prawdopodobnie, konstrukcja, która może znieść najwięcej. Znany jest przykład, kiedy pistolet z zamkiem klinowym, zamocowany w imadle, wyrwał imadło ze stołu ale zamek wytrzymał.

 

Prostota konstrukcji

Zamek klinowy jest bardzo prosty konstrukcyjnie. Jest to blok, najczęściej o kształcie prostokątnym, który przesuwa się prostopadle do lufy w symetrycznej prowadnicy.

 

Obciążenie komory zamkowej / innych elementów

Zamki klinowe w artylerii są umieszczane w nasadach zamkowych, czyli elementach, które są połączone z lufą. Można powiedzieć, że nasada zamkowa pełni, w odniesieniu do broni strzeleckiej, niektóre funkcje komory zamkowej i/lub szkieletu.

Jeżeli z jakiegoś powodu, ktoś decyduje się na taki zamek w broni strzeleckiej, to będzie on umieszczony w specjalnie dostosowanej komorze zamkowej lub szkielecie.

Cała siła od ciśnienia gazów prochowych, przekazana na zamek, jest więc przenoszona na dodatkowy element pomiędzy lufą, a zamkiem. Ze względów wytrzymałościowych, będzie to element ciężki i stosunkowo gruby.

Plusem jest to, że zamek jest krótki, licząc długość w osi lufy. Dzięki temu obciążenia są przenoszone na krótkim odcinku. Nie ma potrzeby budowania potężnego szkieletu, który to wytrzyma.

 

Zajmowane miejsce

Zamek klinowy może być relatywnie mały ale w związku z jego ruchem poprzecznym, prowadnice muszą być umieszczone szeroko, poza obrysem komory nabojowej, którą zasłania klin i dodatkowo należy przewidzieć sporo miejsca na wysunięcie klina.

Z tego powodu, to rozwiązanie – niezależnie, czy ruch zamka jest pionowy, czy poziomy – potrzebuje dużej ilości miejsca obok osi lufy.

 

Powiązanie z zasadą działania broni

Zamki klinowe nie dają się skutecznie zastosować w broni automatycznej. Prawdopodobnie jest to powód, dla którego mało kto o nich słyszał.

W broni strzeleckiej pozostają rozwiązaniami raczej do egzemplarzy jednostrzałowych. W artylerii, gdzie można zastosować dodatkowe mechanizmy (dźwignie i krzywki) są stosowane do dział półautomatycznych (które mogą być wyposażone w automat ładowania ale jest to dodatkowe urządzenie o własnym napędzie).

 

Podsumowanie

Wytrzymałość: bardzo duża

Prostota konstrukcji: bardzo prosty

Obciążenie komory zamkowej / innych elementów: pełne, na małej odległości

Zajmowane miejsce: dużo w płaszczyźnie prostopadłej do lufy

Powiązanie z zasadą działania broni: tylko broń nieautomatyczna lub półautomatyczne działa

 

 

RYGLE ODCHYLNE

Wytrzymałość

Wytrzymałość tego rozwiązania jest duża, bo pozwala stosować relatywnie dużych rozmiarów rygle, które są opierane dużą powierzchnią.

 

Prostota konstrukcji

Relatywnie prosta budowa. Do poprawnego działania wystarczy mała ilość prostych w produkcji części.

 

Obciążenie komory zamkowej / innych elementów

Zastosowanie zamka z ryglami odchylnymi, wymusza przenoszenie obciążenia (siły przekazanej na czoło zamka) poprzez komorę zamkową i to na dużej odległości. Wniosek jest taki, że komora powinna być frezowana lub posiadać frezowane elementy wewnątrz.

Powoduje to podrożenie produkcji i zwiększenie ciężaru broni.

 

Zajmowane miejsce

Rygle odchylne nie są systemem, który zajmuje tak dużo miejsca jak zamek klinowy ale nie są też rozwiązaniem najmniejszym gabarytowo.

Przede wszystkim rygle są dość długie, żeby przenosić obciążenia pod korzystniejszym kątem. Potrzebują oparcia w ściankach bocznych, więc powiększa się cała szerokość broni.

 

Powiązanie z zasadą działania broni

Ten system ryglowania nadaje się właściwie w równym stopniu do broni automatycznej i nieautomatycznej. Wyjątkowa prostota pozwalałaby zaadaptować go do wielu konstrukcji.

 

Podsumowanie

Wytrzymałość: duża

Prostota konstrukcji: bardzo prosty

Obciążenie komory zamkowej / innych elementów: pełne, na dużej odległości

Zajmowane miejsce: dużo (w osi lufy)

Powiązanie z zasadą działania broni: uniwersalny

 

 

RYGIEL WAHLIWY

 

Stosowanie

Np. Pistolet 9 x 19 mm Parabellum Beretta 92

 

Wytrzymałość

Ryglowanie ryglem wahliwym jest metodą, którą stosuje się przy mniejszych obciążeniach, niż dwie wyżej opisane. Sam fakt występowania jednego rygla (istnieją odstępstwa), czyli mniejszej powierzchni oporowej, powoduje mniejszą wytrzymałość. Dodatkowo zazwyczaj, rygiel jest w tym systemie krótki, czyli siły działają na niego pod mniej korzystnym kątem.

 

Prostota konstrukcji

Rygiel wahliwy jest systemem bardzo prostym. Nie są potrzebne żadne skomplikowane mechanizmy lub wiele dodatkowych części. Sterowanie ryglem jest zazwyczaj realizowane przez wyprofilowane powierzchnie na elementach, które spełniają inne role.

 

Obciążenie komory zamkowej / innych elementów

Rygiel wahliwy jest często stosowany do bezpośredniego połączenia lufy i zamka. Tym sposobem nie obciąża dodatkowych elementów, ani komory zamkowej / szkieletu.

 

Zajmowane miejsce

Systemy oparte o rygiel wahliwy są zazwyczaj małe i umieszczone w tak przemyślny sposób, że nie odczuwa się ich wpływu na gabaryty broni.

Idąc jednak za przykładem pistoletu Beretta – system rygla wahliwego wymusił minimalne podniesienie lufy, a w pistoletach jest to niekorzystne.
 

Powiązanie z zasadą działania broni

Nadaje się do broni automatycznej i nieautomatycznej. Trudno jednak doszukać się takich zastosowań w broni samoczynnej. Najprawdopodobniej jest to związane z ciśnieniami maksymalnymi i ciśnieniami otwarcia zamka.

 

Podsumowanie

Wytrzymałość: średnia

Prostota konstrukcji: bardzo prosty

Obciążenie komory zamkowej / innych elementów: brak – łączy lufę z zamkiem bezpośrednio

Zajmowane miejsce: mało ale może wpłynąć na wysokość broni

Powiązanie z zasadą działania broni: nieautomatyczna lub automatyczna, zazwyczaj naboje o niskim ciśnieniu (strzelba, pistolet).

 

 

PRZEKOSZENIE ZAMKA

 

Stosowanie

Broń strzelecka, zazwyczaj strzelająca amunicją pośrednią i karabinową.

 

Wytrzymałość

Tutaj sprawa jest ciekawa, bo chciałoby się powiedzieć, że wytrzymałość tego systemu równa się wytrzymałości zamka. Jednak nie do końca tak jest. Zazwyczaj zamek jest przekoszony w płaszczyźnie tylnej o tylko niewielka jego część opiera się o wąską krawędź stanowiącą oporę ryglową.

Można uznać, że mamy do czynienia z wytrzymałością większą niż rygiel wahliwy ale mniejszą niż w zamku klinowym i w przypadku rygli odchylnych (które będą miały najczęściej dwukrotnie większą powierzchnię oporową).

 

Prostota konstrukcji

Konstrukcja jest prosta. Trudna do opracowania, bo konieczne jest zaprojektowanie krzywki, lub płaszczyzny skośnej do przekoszenia zamka ale nie potrzeba dodatkowych elementów.

W karabinku Simonowa wystarczyły występy pod suwadłem i wybranie w dnie komory zamkowej.

 

                                Przeczytaj całość

                            


                            

Cały artykuł dostępny jest dla subskrybentów.