Автоматическое оружие с кривошипно-шатунным механизмом перезаряжания

Развитие оружия с кривошипно-шатунным механизмом перезаряжания
Лучшие образцы автоматического оружия, оснащенные кривошипно-шатунным или сходным с ним по конструкции механизмом перезаряжания, отличаются сбалансированной автоматикой, работающей в безударном режиме. Однако всем им, за исключением пулемета Барнитцке, свойственен один недостаток – при реверсировании вращения кривошипа возникает реактивный момент, подбрасывающий или опрокидывающий ствол оружия. Этот недостаток, приемлемый в пулеметах, ведущих огонь с упора, сводит на нет все преимущества применения кривошипно-шатунного механизма перезаряжания в индивидуальном автоматическом оружии, удерживаемом на весу во время ведения огня. В связи с этим в необходимо осуществить переход от одного кривошипа к двум, установленным симметрично и аксиально относительно оси ствола, вращающимся в противоположных направлениях и связанных с затвором отдельными шатунами. Реактивные моменты от реверсирования вращения кривошипов будут взаимно компенсировать друг друга.

Следующий недостаток известных конструкций кривошипно-шатунного механизма перезаряжания связан с общей проблемой применения полусвободного затвора – нестабильностью темпа стрельбы, зависящей от момента производства выстрелов на выкате и обусловленной эксплуатационным разбросом энергетики метательных зарядов и продолжительности срабатывания капсюлей патронов. Упор затвора в ствол в случае превышения энергии предыдущего выстрела над энергией последующего является компромиссным решением – при этом возникает случайный импульс, действующий в направлении, противоположном основному импульсу отдачи, и тем самым сбивающий оружие с линии прицеливания. Принципиальным решением является обеспечение возможности перехода кривошипа через точку производства выстрелов (в случае различия в энергетике патронов) или через верхнюю мертвую точку (в случае осечки патронов). Патронник должен быть соответственно удлинен, выбрасыватель - обеспечивать постоянный прижим дна гильзы к зеркалу затвора. Одновременно такое решение позволит увеличить время выхода гильзы под действием давления газов и сохранить длину ствола оружия с полусвободным затвором на уровне 90 калибров.

Изменение энергетики выстрелов связано прямо пропорционально с изменением вертикальной составляющей вектора силы отдачи, в свою очередь определяющей силу трения в паре затвор-направляющие ствольной коробки. Применение специального покрытия контактирующих поверхностей направляющих ствольной коробки с нелинейным изменением величины коэффициента трения скольжения в зависимости от величины вертикальной составляющей вектора силы отдачи позволит поддерживать темп стрельбы в заданных пределах без ухудшения импульсной диаграммы оружия.. При увеличенной энергии выстрела затвор будет интенсивно тормозиться в направляющих, при уменьшенной энергии – ускоряться относительно расчетного значения скорости отката. В качестве подобного покрытия может использоваться композитный материал на основе полиамидного связующего и графитной основы, применяемый в машиностроении для покрытия направляющих суппортов станков с целью демпфирования скорости перемещения и увеличения точности их позиционирования в процессе обработки деталей, а также в двигателестроении в качестве антифрикционного покрытия юбок поршней цилиндров. Примером подобного покрытия является материал Molykote.

Точность сопряжения деталей в конструкции кривошипно-шатунного механизма перезаряжания критична для его работоспособности. Люфты в осевом шарнире кривошипа и осях вращения шатунов  отсутствуют при посадке деталей в натяг. Однако конструкционные зазоры между затвором и направляющими ствольной коробки, закладываемые на этапе разработки оружия, вносят существенный вклад в отклонение от расчетного значения угла поворота кривошипа, соответствующего точке производства выстрелов. В сочетании с эксплуатационным разбросом продолжительности срабатывания капсюлей и энергетики метательных зарядов патронов наличие зазоров будет обуславливать отклонение фактического значения угла от расчетного на уровне одного градуса поворота кривошипа. При величине угла в пять градусов, соответствующего точке производства выстрелов, это отклонение будет давать 20-процентное изменение темпа стрельбы, при величине угла в один градус – 100-процентное.  Рекомендованное выше покрытие направляющих полиамид-графитным материалом позволит на порядок уменьшить зазоры в сопрягаемых деталях и сохранить приемлемый диапазон изменения темпа стрельбы.

Последний недостаток известных конструкций кривошипно-шатунного механизма перезаряжания связан с другой общей проблемой применения полусвободного затвора – движение назад стреляной гильзы в патроннике проходит на пике давления газов в стволе. Давление может разорвать гильзу в случае слишком раннего выхода её из патронника. Это должно быть устранено за счет увеличения длины патронника на величину выхода гильзы. Давление газов также прижимает стенки гильзы к поверхности патронника. Возникающая при этом сила трения может превысить силу давления газов на дно гильзы, в результате чего произойдет  заклинивание гильзы в стволе. В случае превышения силы давления газов на дно гильзы над её прочностью на растяжение гильзу разорвет на части.

Известны следующие способы уменьшения трения гильзы о поверхность патронника:
- смазывание патронов машинным маслом перед выстрелом;
- нанесение продольных канавок на поверхность патронника.

Первый способ неприемлем для современного автоматического оружия. Второй способ характеризуется нестабильностью эффекта уменьшения трения гильзы в патроннике из-за прогрессирующего загрязнения канавок пороховым нагаром. В  связи с этим в оружии с полусвободным затвором целесообразно использовать новый способ уменьшения трения  – в заводских условиях наносить на поверхность гильзы антифрикционное покрытие на основе тефлона (60%) и графита (10%). Подобное покрытие толщиной от одного до двух десятков микрон обладает большой стойкостью к механическому износу и высокой температуре, под действием давления пластифицирует поверхность патронника, доводя коэффициент трения до уровня 0,01. Покрытие не загрязняет ствол - в случае нагрева свыше температуры деструкции продукты распада тефлона непосредственно переходят из твердого состояния в газообразное, графит сгорает с образованием окислов углерода.