Пистолет с радиальными направляющими. «Русская дуга» против стереотипов. Инновации и реальность
Предисловие
«Аналогов нет!» – так говорят обычно, когда речь идёт о чём-то абсолютно новом и прогрессивном.
В предыдущей статье «Концепция пистолета. Взгляд в новом ракурсе», знакомящей читателей с совершенно новым принципом устройства пистолета – радиальными направляющими затвора (РНЗ), говорилось как раз обратное – аналоги есть. Действующие! И немало…
И на основе приведённых аналогов, в максимально доступной для понимания форме – по «методу аналогий» – было доходчиво и убедительно показано, что этот парадоксальный и предельно простой принцип, обеспечивающий ни много ни мало существенное превосходство над всеми классическими пистолетами, вполне осуществим и работоспособен.
Пистолет, если рассматривать его не просто как «компактное оружие ближнего боя», а как инженерно-техническую задачу – это своего рода «теорема Ферма» в оружейной механике, принципиальный объект для разработки, на котором до степени «бритвенной заточки» оттачивается остриё конструкторской мысли.
Совокупность противоречивых, порой взаимоисключающих требований создаёт сложнейший, но тем более интересный для конструкторского поиска клубок проблем.
В подобном «поиске прорывных решений проблемных технических задач» для конструктора на первый план прежде всего выходит главная проблема разработчика – умение преодолевать глубоко укоренившиеся стереотипы мышления.
Именно с этой проблемой проблем пришлось вплотную столкнуться в изучении новой, исключительно парадоксальной и вместе с тем предельно простой идеи – принципа радиальных направляющих затвора пистолета.
Новизна и парадоксальность радиальных направляющих (далее – РН), выполненных по кривой, при первом знакомстве накладывает дополнительную сложность в понимании этой идеи. Сказываются психологические факторы стереотипов и инерции мышления, сложности преодоления укоренившихся штампов и шаблонов. Людьми с консервативным складом ума подобные идеи воспринимаются нередко как «возмутительное кощунство», как «неслыханное посягательство на некие священные идеалы». А уж позволить, чтобы какие-то там жалкие интеллектуальные недомерки-изобретатели возомнили себя «гениями человечества»… Ну нет! Этим строгим блюстителям отнюдь «…не смешно, когда фигляр презренный пародией бесчестит Алигьери»…
Рис. 1. Пистолет с радиальными направляющими
Однако при более внимательном рассмотрении пистолет с радиальными направляющими оказывается отнюдь не «болезненной фантазией воспалённого ума» очередного горе-изобретателя. А обоснованность и логичность применения направляющих, выполненных по пологой дуге окружности большого радиуса, становится очевидной в силу целого ряда достигаемых существенных преимуществ.
Таков ход истории. Процесс ломки старых стереотипов.
В конце девятнадцатого века два выдающихся человека из Германии также на протяжении целого ряда лет подвергались остракизму и осмеянию за то, что осмелились к конной карете приделать двигатель внутреннего сгорания. Их звали Карл Бенц и Готтлиб Даймлер. Теперь без автомобиля современную цивилизацию представить невозможно! А где же теперь все те оголтелые «осмеятели»?
Принцип
Физический смысл РН заключается в том, что, как и в случае прямолинейных направляющих (ПН), каждая точка направляющих затвора при его движении по радиусу сопрягается с ответной поверхностью направляющих рамки. Это является следствием фундаментального и естественного геометрического свойства окружности, как совокупности точек, равноудалённых от центра. Других подобных линий, отвечающих этому свойству, нет, что вполне очевидно.
Благодаря этому свойству контакт направляющих происходит по всей поверхности, в отличие, например, от ломаных направляющих (пистолет ХРБ-88 калибра 0.22LR), где при их взаимном перемещении в любом случае возникает лишь точечный контакт, что при достаточно мощном боеприпасе способно привести к расклёпыванию поверхности направляющих и снижению их живучести.
Как следует из теории, движение затвора определяется в первую очередь движением его центра масс.
Также известно, что с точностью, достаточной для инженерных расчетов, движение тела под углом до 10° в определённых случаях может приравниваться к движению по прямой. Обосновано это тем, что косинус 10° равен 0,985, что означает уменьшение осевой силы (отдачи) всего лишь на 1,5 %, а синус 10°, определяющий возникновение дополнительной (поперечной) силы, вызывающей трение на направляющих, равен 0,17, т. е. 17 %. Если умножить эту цифру на коэффициент сухого трения «сталь по стали» f ~ 0,1, мы получим всего 1,7 % от усилия отдачи, что ничтожно мало. Говоря фигурально – это как рубль без двух копеек.
В контексте данной статьи весьма уместно напомнить об этом понятии, взятом ещё из азбучных основ институтского курса.
И напомнить о нём не только иным «диванным знатокам-экспертам», забывшим даже тангенс 45°, но и отдельным специалистам-профессионалам, похоже, так и не приобщённым к данным «святым академическим истинам». И поэтому не способных иной раз отличить редкий алмаз от обломка простой стекляшки, швырнув его в ближайшую лужу…
Именно в этом понятии кроется один из главных ключей к пониманию принципа.
На рис. 1 представлена компоновочная схема пистолета с РН.
В данной схеме специально для сведения к минимуму поперечной составляющей усилия отдачи радиус направляющих увеличен настолько, что угол касательной к дуге радиуса в точке ЦМ затвора (см. рис. 1) равен всего 2,35°, т. е. принят очень пологим.
Его синус sin 2,35° = 0,04 , т. е. всего 4 %, что в практике технических расчётов принято считать пренебрежимо малым. К тому же согласно формуле силы трения синус, условно говоря, умножается на коэффициент трения f ~ 0,1 (без смазки).
Сила трения в поперечной проекции составит при этом в среднем всего ок. 0,4 % от усилия отдачи, достигая максимум 1,2 % при сильном загрязнении (f ~ 0,3).
Как известно, коэффициент трения в зависимости от условий смазки или степени загрязнения оружия может изменяться от 0,02 до 0,3 , т. е. на 1 500 %. Имеет ли значение на этом фоне столь малое изменение – вопрос скорее риторический.
Причем речь здесь идёт лишь о силе трения, возникающей во время движения пули по каналу ствола, т. е. при смещении затвора примерно на 3 мм. Далее затвор движется чисто по инерции, аналогично обычным пистолетам, перемещаясь по общепринятым направляющим рельсового типа, проверенным на практике и работоспособным в т. ч. и в затруднённых условиях эксплуатации.
На рис. 2 также показано, что общий угол поворота затвора при откате пренебрежимо мал и составляет всего 1,6°.
Рис. 2. Затвор в положении отката
Близкие аналоги – системы с движением затвора по наклонным направляющим (далее НН), о которых сказано в статье «Концепция пистолета. Взгляд в новом ракурсе» имеют следующие параметры:
– у ПП MAS-38 угол наклона направляющих 4,2° (sin 4,2° = 0,07);
– у ПП «Яти-Матик» – более 5° (sin 5° = 0,09);
– у экспериментального пистолета Рэнди Нерони – 10° (sin 10° = 0,17).
При этом данные системы, в первую очередь ПП «Яти-Матик» и MAS-38, прошли официальные испытания и, что особенно важно – за многие десятилетия доказали свою работоспособность.
В варианте РН движение затвора в среднем почти в два раза более пологое, а, следовательно, осуществимость и работоспособность тем более не должны вызывать сомнений.
Важно отметить также, что передняя часть ствола, проходящая в дульном отверстии затвора, совершает минимальные вертикальные колебания по дуге РН. При наклонных направляющих (НН) картина менее благоприятная.
Вывод: в данном исполнении РН в сравнении как с прямолинейными направляющими (ПН), так и с наклонными (НН), имеют минимальное отличие, которым можно обоснованно пренебречь. Поперечные силы увеличиваются не более чем на 4 %, поэтому РН осуществимы и работоспособны, ожидать существенного снижения надёжности, в т. ч. в условиях сильного запыления по сравнению с обычными пистолетами, оснований нет.
Преимущества РНЗ. Качества и потребительские свойства, превосходящие имеющиеся на рынке аналоги
Применение РН в конструкции пистолета позволяет поднять затыльник рукоятки существенно выше, чем у классических пистолетов. За счет этого изменения формфактора одновременно достигается целый ряд качественно важных существенных преимуществ над имеющимися на рынке аналогами.
1. Наиболее важное преимущество РН заключается в уменьшении высоты оружия в среднем на 20 мм по сравнению с существующими аналогами.
При этом обеспечивается полный хват рукоятки (рис. 6).
Рис. 3. Габарит по высоте и размер рукоятки
Данное преимущество объединяется с преимуществом в эргономике рукоятки по п. 3 ниже, значительно дополняющим его. Несколько забегая вперёд, приведём его: «…за счёт поднятого затыльника форма рукоятки становится аналогичной спортивным пистолетам и анатомически наиболее удобна при удержании и прицеливании».
Это обеспечивает конкурентное превосходство над всеми классическими пистолетами и особенно важно для компактных пистолетов скрытого ношения, представляющих важнейший сегмент рынка.
В качестве доказательства на рис. 4. наглядно представлено преимущество по высоте габаритно-эргономического макета пистолета с РНЗ в сравнении пистолетом ТТ.
Рис. 4. Преимущество по высоте. Сравнение габаритов по высоте ММГ ТТ и габаритного макета пистолета с РНЗ
В качестве примера можно привести пистолет «Глок-19» компакт-класса, имеющий высоту 128 мм, и «Глок-26» класса «субкомпакт» высотой 106 мм.
Ради компактности по высоте рукоятка «Глок-26» укорочена на 22 мм даже в ущерб удобству удержания.
В противовес этим моделям, пользующимся наибольшей популярностью на мировом рынке КСО, компактный пистолет с РНЗ (см. рис. 3) имеет высоту субкомпактного пистолета, равную 105 мм при полном хвате рукоятки.
Вывод: таким образом в компактности по высоте пистолет с РНЗ имеет явное превосходство над лидером рынка пистолетом «Глок-19» на 20 %.
2. Выигрыш в снижении плеча отдачи (далее – ПО).
Пистолет «Глок-19» имеет плечо отдачи ПО = 20 мм. Однако это лишь условное ПО, равное расстоянию от верхней части затыльника рукоятки до оси ствола.
Истинное плечо отдачи (ИПО), влияющее на подброс оружия, измеряется от середины лучезапястного сустава, и оно больше условного примерно на 60 мм.
Т. обр. ИПО «Глока» будет равно 60+20 = 80 мм.
У пистолетов с РНЗ ПО = 3…0 мм. Следовательно, ИПО будет меньше на 17…20 мм и составит от 63 до 60 мм.
Из этого следует, что пистолет с РНЗ превосходит пистолет «Глок-19» по величине ИПО от 27 до 33 %, [u]что существенно.
Пропорционально этим цифрам уменьшается и подброс оружия при стрельбе, сокращая время на производство следующего точного выстрела.
У пистолета «Стриж» (Strike One) плечо отдачи равно 12 мм, а ИПО соответственно равно 72 мм. В данном случае превосходство составляет от 14 до 20 %, что также существенно.
3. Улучшение эргономики рукоятки. За счёт поднятого затыльника форма рукоятки становится аналогичной спортивным пистолетам и анатомически наиболее удобна при удержании и прицеливании.
Данное преимущество в эргономике также существенно.
4. Низкая линия прицельных приспособлений на затворе (рис. 5).
Как показало изучение габаритно-эргономического макета, это свойство примерно на 20…25 % уменьшает амплитуду боковых колебаний прицельных приспособлений при прицеливании и делает заметно более удобным и быстрым наведение и прицеливание.
Пистолет по ощущению более жёстко удерживается в руке. Предположительно, это может несколько ускорить производство первого выстрела и повысить точность пистолета.
Вероятно улучшение и в интуитивной стрельбе, что требует дополнительное проверки.
Данное преимущество предлагается также отнести к существенным.
Рис. 5. Вид в прицел. Низкая линия прицельных приспособлений. Сравнение габаритного макета и ММГ пистолета ТТ
5. Значительное улучшение балансировки оружия за счет низкого расположения его центра тяжести, благодаря опусканию группы деталей «затвор-ствол» весом порядка 400 г примерно на 20 мм ниже, что недостижимо для классических пистолетов.
Это способно оказать некоторое положительное влияние на удобство прицеливания и манипуляций с оружием, в том числе при боковом переносе точки прицеливания (в спортивных пистолетах балансировке и низкому положению Ц. М. уделяется серьёзное внимание).
Данное свойство выявлено при изучении габаритно-эргономического макета и не очевидно для специалистов, поскольку среди классических пистолетов подобных аналогов нет (исключение – некоторые спортивные пистолеты).
Рис. 5 косвенно даёт некоторое представление о том, что затвор вместе со стволом не возвышается над рукой в качестве «инерционной массы», а максимально утоплен вниз. Масса затвора 300 г, ствола – более 100 г.
Данное преимущество предлагается также отнести к существенным.
Рис. 6. Удержание в руке габаритного макета пистолета с РНЗ. Полный хват рукоятки
6. Высокая подача патрона в патронник. Благодаря движению досылающего выступа затвора по дуге с некоторым подъёмом вверх, достигается почти прямая подача патрона из магазина в патронник, т. к. дно верхнего патрона в магазине можно расположить выше на 2…3 мм без риска двойной подачи, а передним концом патрон имеет наклон вверх к патроннику. Повышается надёжность досылания патронов с любыми видами пуль.
Данное преимущество предлагается также отнести к существенным.
7. Дополнительное снижение подброса пистолета. В пистолете с РН центр тяжести затвора смещён заметно выше (рис. 2), и в момент выстрела возникает не только усилие отдачи вдоль оси ствола, но и вращательный момент на плече 5,8 мм (см. на рис.) между осью ствола и центром тяжести затвора, дополнительно препятствующий подбросу дульной части пистолета.
Данное свойство требует экспериментальной проверки.
8. Угол поворота затвора при откате (рис. 3), составляющий 1,6°, дополнительно уменьшает величину подброса прицельных приспособлений, т. к. вычитается из общего угла подброса дульной части. Данное свойство не является существенным, но играет некоторую положительную роль.
Некоторые из этих свойств, а именно – 4, 5, 6, не были очевидны и выяснились лишь в результате изучения изготовленного автором габаритно-эргономического макета пистолета с РНЗ.
Помимо указанных выше преимуществ, выявленных в процессе изучения принципа РНЗ, в формате компьютерной 3D-модели с учётом специфических особенностей применения принципа РНЗ проработана конструкция и компоновка ряда общих механизмов и опций пистолета на уровне самых современных требований к короткоствольному оружию.
Вывод
На основе анализа представленных преимуществ можно сделать вывод о достоинствах принципа и о существенном превосходстве новой концепции радиальных направляющих затвора над пистолетами, основанными на концепции пистолета «Глок».
