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 исключается «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. К качеству изготовления пыжа-контейнера должны предъявляться повышенные требования, так как при некачественном изготовлении лепестки могут открываться несимметрично и это приведет к отклонению дробового снопа от линии прицеливания.
В зависимости от величины навески пороха и количества дроби патроны подразделяются на стандартные в гильзе 70 мм и усиленные в гильзе 76 мм. Усиленные патроны называются «магнум».
Зная общую массу дроби в патроне и плотность свинца, легко получить формулу для расчета количества дробинок в патроне:
Следует обратить внимание, что количество дробинок в патроне зависит только от массы дробового заряда и диаметра дроби и не зависит от калибра патрона.
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, чем свинцовых, и они занимают больший объем, то со стальной дробью применяются патроны высотой 89 мм.
2.2. Типы дроби
В дробовых охотничьих патронах, как правило, используется свинцовая дробь в виде сферических шариков. Стальная дробь используется редко, 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, чем дробь из свинца, поэтому работы по внедрению патронов со стальной дробью продолжаются. Патроны со свинцовой дробью маркируются – LEAD, со стальной дробью – STEEL.
Дробь должна быть твердой и не сминаться при выстреле, так как потерявшая сферичность дробь быстрее тормозится в полете и больше рассеивается. Высокой твердостью отличается стальная дробь и свинцовая дробь, плакированная никелем или томпаком. Для повышения твердости свинца, в него может добавляться сурьма.
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 стрельбы). Только тогда можно всерьёз проводить сравнительные оценки и воспроизводить испытания. Недостаточное внимание к полному описанию стрельбовых испытаний ведет к принижению результатов 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. Программу пишем на языке Python.
На графиках представлен расчетный случай, когда стрельба ведется горизонтально на высоте 1.8 м. На графике рис. 7 показана траектория дробинки при следующих исходных данных:
Начальная скорость дробинки – 375 м/с.
Дробь №1 диаметром 4 мм.
Материал дроби – свинец, плотность свинца – 11,3415 г/см3.
На графике рис. 8 представлена скорость дробинки на траектории
Из графиков видно, что при заданных начальных условиях дробь летит на дальность чуть более 130 метров и имеет в конце скорость 100 м/с.
В интернете можно найти таблицу для скоростей дроби, которая представлена на рис. 9. Эта таблица заимствована из книги «Справочник охотника» под ред. М.С. Долбика, 1979 г.
Компьютерная программа дает значения скорости дроби примерно на 10 процентов выше, чем в таблице. Возможно, это связано с тем, что при скоростях, близких к скорости звука (на начальном этапе движения дроби) коэффициент аэродинамического сопротивления резко возрастает, приближаясь к единице (для справки: скорость звука 340 м/с). Таким образом, коэффициент аэродинамического сопротивления не является постоянной величиной, а зависит от скорости. В программе выбрано среднее значение коэффициента, которое рекомендовано в технической литературе для инженерных расчетов.
Чтобы сделать окончательный вывод о точности численных расчетов, нужны экспериментальные данные о дальности полета дроби при горизонтальном выстреле (с одновременной фиксацией начальной скорости дроби и высоты расположения ружья).
Компьютерная программа позволяет охватить широкий круг исходных данных и позволяет делать следующие расчёты:
- можно задавать выстрел под любым углом, а не только горизонтально,
- можно задавать любую начальную скорость дроби, а не только 375 м/с,
- можно задавать любой материал дроби, в том числе получать результаты для стальной дроби,
- можно учитывать изменение плотности воздуха зимой и на высоте в горах,
- программа позволяет получить границы дробового облака, если в начальных данных задавать не только продольную, но и поперечную скорость дробинок.
Гладкоствольное ружье против дрона. Часть I
Гладкоствольное ружье против дрона. Часть III