Введение

Система, используемая для обеспечения энергией функционирования автоматического огнестрельного оружия.

Газоотводная система – это система, используемая для обеспечения энергией функционирования автоматического огнестрельного оружия с запирающимся затвором. В газоотводной системе часть высоконапорных газов, образующихся при выстреле патрона, используется для привода механизма, выбрасывающего стреляную гильзу и досылающего новый патрон в патронник. Энергия газов используется либо через отверстие в стволе, либо через газовый регулятор в дульной части. Эти газы высокого давления воздействуют на поверхность, например, на головку поршня, обеспечивая движение для разблокировки затвора, извлечения стреляной гильзы, ее выброса, взведения курка или ударника, досылания нового патрона и запирания затвора.

История

Первое упоминание об использовании газового поршня в однозарядной винтовке с продольно-скользящим затвором относится к 1856 году и принадлежит немцу Эдварду Линднеру, который запатентовал своё изобретение в Соединенных Штатах и Великобритании. В 1866 году англичанин Уильям Кертис подал первый патент на многозарядную винтовку с газовой автоматикой, но впоследствии не продолжил развивать эту идею. Между 1883 и 1885 годами Хирам Максим подал несколько патентов на автоматику от отдачи, свободный затвор и газовую автоматику. В 1885 году, спустя год после первого патента Максима на газовую автоматику, британский изобретатель Ричард Полсон, который годом ранее запатентовал винтовку и пистолет с автоматикой от свободного затвора, вновь, спустя год после первого патента Максима на свободный затвор, запатентовал винтовку и пистолет с газовым поршнем, которые, по его утверждению, могли использоваться с затворами скользящего, поворотного или падающего типа. Он также запатентовал револьвер с газовой автоматикой в 1886 году. Полсон построил модели своей винтовки и испытал их во Франции вскоре после подачи патента. Более того, по словам историка оружия А. В. Ф. Тайлерсона, его запатентованный револьвер, вероятно, был работоспособен. В 1887 году американский изобретатель Генри Питчер запатентовал систему переоборудования с газовой автоматикой, которую, по его словам, можно было применить к любой ручной магазинной винтовке. В 1890 году он запатентовал и представил правительству США оригинальную винтовку с газовой автоматикой для испытаний, но она показала плохие результаты и в конечном итоге не была принята на вооружение, несмотря на коммерческое предложение для гражданского рынка. В 1880-х годах винтовку и пистолет с газовым поршнем разработали братья Клэр из Франции, которые получили французский патент и представили прототипы для испытаний французской армией в 1888 году, хотя точная дата их изобретения неизвестна. Они также производили полуавтоматическое ружье в начале 1890-х годов. В 1889 году австро-венгр Адольф Одколек фон Ужезд подал патент на первый успешный пулемет с газовой автоматикой.

Пистоновые системы

В большинстве современных газовых систем используется тот или иной тип поршня. На торец поршня воздействует пороховой газ из отверстия в стволе или газоотводной камеры у дульного среза. Ранние образцы оружия, такие как прототип "хлопушки" Браунинга, винтовка Банга и винтовка Гаранда, использовали газ относительно низкого давления, отводимый из ствола вблизи или непосредственно у дульного среза. Это, в сочетании с более массивными движущимися частями, снижало нагрузку на механизм. Для упрощения и облегчения оружия потребовалось использовать газ, отводимый ближе к патроннику. Этот газ высокого давления обладает достаточной энергией, чтобы разрушить оружие, если не предусмотрена система его регулирования. В большинстве образцов оружия с газовым приводом для обеспечения работы используется настройка размера газового отверстия, массы движущихся частей и силы возвратной пружины. Для регулирования энергии применяются и другие методы. В карабине M1 используется очень короткий поршень, называемый "тапетом". Его движение жёстко ограничено выступом в затворе. Эта конструкция изначально ограничивает количество газа, отводимого из ствола. В винтовках M14 и M60 GPMG используется система расширения и отсечки Уайта, которая прекращает подачу газа в цилиндр после того, как поршень прошел небольшое расстояние. Однако в большинстве систем избыток газа выпускается в атмосферу через прорези, отверстия или порты.

Газовый ловушка

Система газовой ловушки подразумевает "захват" пороховых газов при их выходе из ствола. Эти газы воздействуют на поверхность, которая преобразует энергию в движение, которое, в свою очередь, приводит в действие механизм оружия. Поскольку это движение направлено вперед, к дульному срезу, требуется некоторая механическая система для преобразования его в заднее движение, необходимое для работы затвора. Это усложняет конструкцию и увеличивает её вес, а расположение ловушки обычно приводит к увеличению длины оружия и облегчает попадание грязи внутрь механизма. Несмотря на эти недостатки, они используют газ относительно низкого давления и не требуют отверстия в стволе, что делало их привлекательными в ранних конструкциях. В настоящее время эта система не используется в современном оружии. Хирам Максим запатентовал систему мундштука в 1884 году, хотя неизвестно, был ли когда-либо создан прототип этого оружия. Джон Браунинг использовал газ, захваченный у дульного среза, для привода "флэпера" в самом раннем прототипе оружия с газовой автоматикой, описанном в 1868 году, и использовал незначительную модификацию этой конструкции в пулемете M1895 Colt–Browning, прозванном "копателем картофеля". В датской винтовке "Банг" использовался мундштук, выталкиваемый вперед пороховыми газами, для привода механизма через передаточные штанги и рычаги. К другим винтовкам с газовой ловушкой относятся ранние M1 Garand и немецкий Gewehr 41 (модели Walther и Mauser). Правительства США и Германии предъявляли требования, чтобы их оружие работало без сверления отверстия в стволе. Оба правительства сначала приняли оружие, а затем отказались от этой концепции. Большинство ранних винтовок M1 Garand были переоборудованы с использованием газовых поршней длинного хода, что сделало сохранившиеся винтовки с газовой ловушкой ценными для коллекционеров. В 1980-х годах советский конструктор Александр Адов из ЦКИБ СОО модифицировал эту концепцию, используя трубу для отвода газов от дульного среза к стандартной системе с длинным ходом поршня (см. ниже), чтобы уменьшить влияние газового двигателя на ствол и повысить точность, но его снайперская винтовка не была принята на вооружение из-за распада Советского Союза.

Длинный удар

При системе с длинным ходом поршень механически зафиксирован в затворной группе и движется на протяжении всего цикла работы. Эта система применяется в оружии, таком как легкий пулемет Bren, АК-47, Tavor, FN Minimi, FN MAG, FN FNC и M1 Garand. Главное преимущество системы с длинным ходом заключается в том, что масса поршневого стержня добавляет импульс затворному носителю, обеспечивая более надежное извлечение гильзы, выброс, досылание патрона и запирание затвора. Основной недостаток этой системы – смещение точки прицеливания, вызванное несколькими факторами, включая изменение центра тяжести в процессе работы автоматики, резкие остановки в начале и конце хода затворного носителя, а также использование ствола в качестве точки опоры для отката затвора. Кроме того, из-за большей массы движущихся частей для работы системы требуется больше пороховых газов, что, в свою очередь, обуславливает необходимость использования более крупных деталей автоматики.

Короткий удар

При коротком ходе или системе с толкателем поршень движется независимо от затворной группы. Он может непосредственно толкать детали затворной группы, как в карабине M1, или действовать через шатун или сборку, как в Armalite AR 18 или SKS. В любом случае, энергия передается коротким, резким импульсом, после чего движение газового поршня останавливается, позволяя сборке затворного носителя продолжать рабочий цикл за счет кинетической энергии. Это дает преимущество в виде уменьшения общей массы движущихся частей по сравнению с поршнем длинного хода. В свою очередь, это обеспечивает лучший контроль над оружием, поскольку требуется остановить меньшую массу на концах хода затворного носителя, предотвращает попадание пороховых газов внутрь механизма и удаляет остатки пороха из ствольной коробки, что значительно повышает надежность, увеличивает срок службы деталей оружия и снижает частоту возникновения неисправностей при продолжительной стрельбе. Эта конструкция доступна как на гражданском, так и на военном рынках в качестве модернизации для семейства оружия AR 15, предназначенной для устранения недостатков газовой системы Stoner.

Короткоструйная фиксация

Это гибрид короткоходовой газовой поршневой системы и системы газового поршня типа M1 Garand. В работе он схож с обычной короткоходовой системой, поскольку также использует открытый газовый поршень с камерой для направления газов в головной части, который опирается на газовую трубку на стволе. Однако, подобно системе газового поршня длинного хода, применяемой в M1 Garand, поршневая группа интегрирована с затворной рамой и движется вместе с ней. Особенностью этой системы является большая подвижная масса по сравнению с современными газовыми поршневыми системами длинного хода, используемыми в винтовках, таких как АК-47, Tavor, FN FNC и т.д. Поэтому оружие, использующее эту систему, имеет более ощутимую отдачу, чем его современные аналоги с газовым поршнем длинного хода.

Ответная реакция с задержкой газа

Болт не заперт, но отбрасывается назад расширяющимися пороховыми газами, как и в других конструкциях с использованием принципа свободного затвора. Однако, часть пороховых газов отводится из ствола в цилиндр с поршнем, который замедляет открытие затвора. Применяется в винтовке Volkssturmgewehr 1 5, пистолетах Heckler & Koch P7, Steyr GB и Walther CCP.

Плавучая камера

Чтобы избежать расхода большого количества относительно дорогих патронов, многие армии, включая армию США, в конце XIX и первой половине XX века обучали расчёты пулемётов менее дорогими патронами уменьшенного калибра. Для этого им требовался недорогой патрон .22 LR для использования в оружии, рассчитанном на патрон .30-06. Дэвид Маршалл Уильямс разработал систему, включающую отдельную плавающую камеру, которая функционировала как газовый поршень, с газами, образующимися при сгорании, воздействующими непосредственно на переднюю часть этой камеры. Система Уильямса также использовалась в комплекте для переделки Colt Service Ace калибра .22 для пистолета .45 калибра M1911, что позволяло использовать значительно более тяжёлый затвор, чем в других переделках, работающих по принципу свободного отката, и делало тренировки с переделанным пистолетом более реалистичными. Плавающая камера обеспечивает дополнительное усилие для работы с тяжёлым затвором, создавая ощущение отдачи, сравнимое с отдачей от полноценного патрона.

Прямое столкновение

Метод прямого воздействия (DI) предусматривает отвод пороховых газов из средней части ствола через трубку к рабочим частям винтовки, где они непосредственно воздействуют на затворную группу. Это обеспечивает более простую и легкую конструкцию. К оружию, использующему эту систему, относятся французская винтовка MAS 40 образца 1940 года и шведская винтовка Ag m/42 образца 1942 года. Газовая система Stoner, применяемая в американских винтовках M16, M4 и AR 15, использует модифицированную версию этой системы, где газовая трубка направляет пороховые газы в затворную группу, воздействуя на затвор, который выполняет роль поршня для перезарядки винтовки. Основное преимущество заключается в том, что движущиеся части расположены на одной линии с осью канала ствола, что меньше влияет на прицельную линию. Это особенно важно для автоматических механизмов. Недостатком является попадание высокотемпературных пороховых газов (и образующейся при этом нагара) непосредственно на детали затвора. Прямое воздействие увеличивает количество тепла, выделяемого в ствольной коробке во время стрельбы, что может привести к выгоранию и загрязнению смазочных материалов. Затвор, экстрактор, эжектор, штифты и пружины также нагреваются этими высокотемпературными газами. Все эти факторы в совокупности снижают срок службы деталей, надежность и среднее время наработки на отказ.