2. Характеристики патронов
2.1. Типы патронов
По внутреннему исполнению охотничьи дробовые патроны для гладкоствольного ружья подразделяются на стандартные и контейнерные. На рисунке 4 представлен общий вид стандартных и контейнерных патронов.
У стандартных патронов дробь засыпается непосредственно в гильзу, а в контейнерном патроне дробь засыпается в стаканчик пластикового пыжа-контейнера. На рис. 5 показан пыж-контейнер, который состоит из обтюратора, демпфера и стаканчика для дроби. Обтюратор предотвращает прорыв пороховых газов через контейнер, демпфер смягчает ударные нагрузки на дробь при выстреле, стаканчик имеет лепестки, которые после вылета контейнера из ствола под действием набегающего потока воздуха раскрываются, контейнер при этом тормозится, дробь вылетает из стаканчика и продолжает дальнейшее движение без контейнера.
Пыж-контейнер является важным элементом патрона и выполняет несколько полезных функций.
Во-первых, в канале ствола контейнер предотвращает соприкосновение дроби со стенками, что значительно уменьшает загрязнение канала ствола свинцовыми отложениями.
Во-вторых, при использовании дульных чоков дробь меньше сминается и меньше деформируется при прохождении через сужение канала ствола, так как в первую очередь деформируются стенки пластикового контейнера, и это положительно сказывается на резкости боя и кучности дробового снопа. Хорошая резкость боя подразумевает высокую проникающую способность дробинок при ударе о преграду.
В-третьих, поскольку после вылета из канала ствола дробь находится внутри контейнера, то вследствие этого уменьшается «расталкивающее» воздействие на дробь истекающих из ствола пороховых газов, и это ведет к большей кучности дробового снопа.
Патрон, у которого стаканчик для дроби пыжа-контейнера разделен перегородками на 4 части, называется дисперсантом. Патрон-дисперсант используется для получения широкой дробовой осыпи на малых дистанциях при стрельбе мелкой дробью.
Зная общую массу дроби в патроне и плотность свинца, легко получить формулу для расчета количества дробинок в патроне:
Сравним расчеты по формуле (3) с имеющимися в интернете данными по количеству дробинок в патроне. Например, по адресу https://www.shtampik.com/photo/tablitsa-razmerov-drobi/ можно найти данные по количеству дробинок в патроне, которые представлены в третьей строке таблицы 4. В этой же таблице в четвертой строке представлены расчетные данные по формуле (3). Как можно видеть, результаты расчетов (с точностью до округления) практически совпадают. Формулой (3) можно пользоваться для расчета количества дробинок в патронах с любой массой дробового заряда – M.
Таблица 4
Формула (3) проверялась и на других данных по количеству дробинок в патроне, в том числе, на фактических измерениях количества дробинок, извлекаемых из патронов при разборе, в результате можно сделать однозначный вывод – формула (3) работает.
Для получения формулы (4) использовалась плотность стали ρ = 7, 85 г/см3..
Например, дробовой заряд массой 32 г, в соответствии с формулой (3), содержит 84 свинцовых дробинки и, в соответствии с формулой (4), содержит 121 стальную дробинку. Поскольку стальных дробинок больше, следовательно, они занимают больший объем, поэтому со стальной дробью часто применяются патроны высотой 89 мм.
2.2. Типы дроби
По степени твердости дробь подразделяется:
— охотничья мягкая (ОМ)
— охотничья твердая (ОТ)
— спортивная твердая (СТ)
По способу изготовления:
— катаная (К)
— литая (Л)
— штампованная (Ш)
В дробовых охотничьих патронах, как правило, используется твердая свинцовая дробь. Чем ближе форма дроби к идеальной сфере, тем лучше. Используется также стальная дробь, но гораздо реже, так как относительно легкая стальная дробь быстрее теряет скорость и больше рассеивается. Вследствие этого стальная дробь имеет худшую резкость боя. Однако стальная дробь считается экологически более чистой, поэтому патроны со стальной дробью больше распространены на Западе, чем в России. Патроны со свинцовой дробью маркируются – LEAD, со стальной дробью – STEEL.
Твердая дробь имеет более широкое распространение, так как она меньше сминается при выстреле. Потерявшая сферичность дробь быстрее тормозится в полете и больше рассеивается. Для повышения твердости дроби в свинец могут добавляться различные добавки. Высокой твердостью отличается свинцовая дробь, плакированная никелем.
Российская классификация дроби по номерам приведена в таблице 5.
Таблица 5
Для стрельбы по дронам нужно искать оптимальное соотношение между дальнобойностью дроби и её количеством в патроне. При условии одинаковой начальной скорости, чем больше масса дробинки, тем больше дальность её полета, поэтому для борьбы с дронами необходимо выбирать дальнобойную крупную свинцовую дробь. С другой стороны, количество крупной дроби в патроне невелико, и вследствие рассеивания увеличивается расстояние между дробинками на больших расстояниях. В этом случае дробинки вообще могут пропустить дрон.
Для сравнительной оценки характеристик рассеивания дроби выполняют практические отстрелы по мишеням. На рис. 6 представлены стандартные варианты мишеней, которые бывают 8-дольные, 16-дольные и 100-дольные.
В интернете много видеороликов по отстрелам различных ружей и различных патронов. Но результаты этих отстрелов подчас невозможно сравнивать между собой, поскольку отсутствуют полные исходные данные проводившейся стрельбы. Чтобы выполнять сравнительные оценки, необходимо отстрелы производить по стандартным мишеням (хотя бы по 8-дольной мишени) и все исходные данные и полученные результаты заносить в таблицу (таблица 6 — пример заполненной таблицы). Только тогда можно всерьёз проводить сравнительные оценки и воспроизводить испытания. Недостаточное внимание к полному описанию стрельбовых испытаний ведет к принижению результатов собственной проделанной работы, а их использование для сравнительной оценки может приводить к неправильным выводам.
Таблица 6
Использование единого подхода к описанию стрельбовых испытаний позволяет систематизировать испытания и позволяет создать единую базу испытаний, которую можно использовать как для совершенствования гладкоствольных ружей, так и совершенствования дробовых патронов.
Проведём предварительную оценку в какую площадку попадет хотя бы одна дробинка на дальности 80 м от стрелка. Пусть стрельба производится патроном магнум с дробовым зарядом 50 г дробью №1 (например, патрон 12х76 Clever 1 50 Магнум) и сужением канала ствола «полный чок». Предположим, что 90% дробинок контейнерного патрона укладываются в круг диаметром 75 см на дальности 35 м. Допустим, что угол раскрытия дробового снопа остается постоянным и не зависит от дальности. Тогда на дальности 80 м дробь должна перекрыть круг диаметром
По нашему предположению только 90% дробинок должны участвовать в расчете, поэтому уменьшаем число дробинок до 118 шт. Именно это количество дробинок будет попадать в круг диаметром 1,71 м.
Далее предположим, что дробинки равномерно распределяются по площади круга, тогда одна дробинка закрывает площадь
Если дрон будет иметь меньшую площадь, то он может попасть между дробинами. Поэтому по цели надо делать подряд несколько выстрелов, чтобы увеличить плотность дробового потока. Расчет носит приблизительный характер, но, тем не менее, для предварительной оценки его использовать можно. Окончательный вывод о точности расчета можно сделать после практических отстрелов по мишеням.
2.3. Расчет внешней баллистики сферической дробинки
На дробинку сферической формы в полете действуют следующие силы:
Поскольку сила тяжести действует вертикально, то горизонтальное перемещение дробинки зависит только от силы аэродинамического сопротивления, поэтому можно записать
Решаем систему (5) численно методом конечных разностей. В результате расчетов оценивалось:
— Влияние материала дробинки (сталь или свинец) на дальность полета.
— Влияние массы дробинки на дальность полета.
— Величина падения скорости дроби разных калибров на траектории.
Рассмотрен случай, когда стрельба ведется горизонтально с высоты 1,6 м. Эта высота соответствует плечу охотника среднего роста.
1) Влияние материала дробинки на дальность полета.
На графике рис. 7 представлены траектории свинцовой и стальной дробинок.
Кривая 1 соответствует следующим исходным данным:
— Начальная скорость дробинки – 400 м/с.
— Дробь №1 (d = 4,0 мм).
— Материал дроби – свинец (плотность 11341 кг/м3).
Максимальная дальность полета свинцовой дробинки по результатам расчета составила 131,4 м.
Кривая 2 соответствует следующим исходным данным:
— Материал дроби – сталь (плотность 7850 кг/м3), остальные исходные данные аналогичны кривой 1.
Максимальная дальность полета стальной дробинки по результатам расчета составила 112 м.
ТАКИМ ОБРАЗОМ, более легкая стальная дробь сильнее тормозится на траектории, чем более тяжелая свинцовая дробь. Дальность полета стальной дробинка на 15% меньше, чем свинцовой дробинки (для заданных исходных данных).
2) Влияние массы дробинки на дальность полета.
На графике рис. 8 представлены траектории свинцовых дробинок различной массы.
Кривая 1 соответствует следующим исходным данным:
— Начальная скорость дробинки – 400 м/с.
— Дробь № 0000 (d = 5,0 мм).
— Материал дроби – свинец.
Максимальная дальность полета свинцовой дробинки № 0000 по результатам расчета составила 143,1 м.
Кривая 2 соответствует следующим исходным данным:
— Дробь № 5 (d = 3,0 мм), остальные исходные данные аналогичны кривой 1.
Максимальная дальность полета свинцовой дробинки № 5 составила 116,2 м.
ТАКИМ ОБРАЗОМ, дробь мелких калибров сильнее тормозится на траектории, чем более тяжелая дробь крупных калибров. Дальность полета дробинка № 5 на 19% меньше, чем дальность полета более массивной дробинки № 0000 (для заданных исходных данных).
Кроме дальности стрельбы, графики на рис. 7 и рис. 8 позволяют также оценивать занижение траектории на различных расстояниях и, тем самым, позволяют количественно определить смещение точки прицеливания вверх относительно центра мишени, чтобы центр дробового потока пришелся на середину мишени. Например, при стрельбе на 40 метров точку прицеливания надо смещать вверх на 6…7 см относительно центра мишени, а при стрельбе на 60 метров точку прицеливания надо смещать вверх уже на 18…20 см.
3) Оценка падения скорости дроби разных калибров на траектории.
На графике рис. 9 представлена скорость свинцовых дробинок разной массы при движении по траектории.
Кривая 1 соответствует следующим исходным данным:
— Начальная скорость дробинки – 400 м/с.
— Дробь № 0000 (d = 5,0 мм).
— Материал дроби – свинец.
Кривая 2 соответствует следующим исходным данным:
— Дробь № 5 (d = 3,0 мм), остальные исходные данные аналогичны кривой 1.
Критической убойной скоростью для дичи считается скорость дроби 200 м/с. Из графика на рис. 9 следует, что дробью № 5 можно поражать дичь на дальности до 50 метров, а дробью № 0000 – на дальности до 85 метров.
ТАКИМ ОБРАЗОМ, расчетная методика позволяет оценивать границы эффективной стрельбы по дичи стальной и свинцовой дробью различных калибров.
В интернете можно найти таблицу (табл. 7) для скоростей дроби на различных дистанциях. Эта таблица заимствована из книги «Справочник охотника» под ред. М.С. Долбика, 1979 г.
Таблица 7
Компьютерная программа дает значения скорости дроби примерно на 10 процентов выше, чем в таблице. Это связано с тем, что в программе выбрано постоянное значение коэффициента лобового сопротивления CD = 0,5. На самом деле коэффициент CD зависит от скорости движения сферической дробинки, приближаясь к значению CD = 1,0 при скоростях, близких к скорости звука (на начальном этапе движения дробинок после выхода из дульного среза). Поскольку в данной статье упор сделан на сравнительную оценку влияния различных факторов на баллистические характеристики дробинок, то выбор постоянного значения для CD в данном случае является оправданным.
Более точный расчет внешней баллистики сферической дробинки с учетом экспериментальных данных для значений коэффициента лобового сопротивления CD представлен в статье Внешняя баллистика сферической дробинки на этом сайте.
Компьютерная программа позволяет охватить широкий круг исходных данных и позволяет делать следующие расчёты:
- можно задавать выстрел под любым углом, а не только горизонтально,
- можно получать графики траекторий и скоростей,
- можно определить дальность полета дроби при любой начальной скорости с учетом сопротивления воздуха,
- можно задавать любой материал дроби, в том числе получать результаты для стальной дроби,
- можно учитывать изменение плотности воздуха,
- можно получить поперечные границы дробового снопа, если в начальных данных задавать не только продольную, но и поперечную скорость дробинок,
- можно получить изменение длины дробового снопа в зависимости от времени и пройденного расстояния. если задать скорости головной и хвостовой части дробового снопа.
В следующем разделе анализ влияния на эффективность выстрела из гладкоствольного ружья таких приспособлений, как чоковая насадка на ствол и коллиматорный прицел.
Гладкоствольное ружье против дрона. Часть I
Гладкоствольное ружье против дрона. Часть III
ВСЕ СТАТЬИ ПО ДАННОЙ ТЕМАТИКЕ В РУБРИКЕ ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА СТРАНИЦЕ «Карта сайта»