Казалось бы мелочи

Руслан Чумак

Казалось бы мелочи

О механизмах запирания 7,62-мм автоматов А. А. Булкина и М. Т. Калашникова

Журнал «КАЛАШНИКОВ» в №№ 8 и 9 за 2009 год опубликовал выдержки из отчётов об испытаниях автоматов под патрон обр. 1943 года, происходивших в 1947 и 1948 году. Как известно, испытания завершились рекомендацией полигона об изготовлении серии автоматов Калашникова и проведении их войсковых испытаний. В 1949 году автомат Калашникова был принят на вооружение Советской Армии.

Михаил Тимофеевич Калашников

Алексей Алексеевич Булкин

В недавнем прошлом ни у кого не вызывало сомнения в том, что автомат Калашникова является самым «выносливым» оружием в мире, и победа в двух подряд конкурсах досталась ему заслужено. Но времена изменились, и теперь в моду входят ниспровергатели авторитетов. Периодически в печати и на интернет-форумах (на последних – особенно часто) возникают дискуссии о правомерности выбора автомата Калашникова в качестве победителя итогового конкурса, причём в качестве «истинного» победителя обычно называют автомат Булкина. Спорить с озвучивающими это мнение «экспертами» часто просто невозможно из-за их неадекватности, но налицо явная тенденция, которую могут подхватить некоторые СМИ и создать устойчивое мнение. Со временем, если не предпринять мер, это мнение станет непреложной истиной в сознании обывателей. Публикации отчётов в журнале «КАЛАШНИКОВ» призваны создать преграду для подобных измышлений и документальную опору для тех читателей, которые стоят на позициях здравого смысла.

Однако в вопросе освещения итогов испытаний имеется важный момент: отчёты – это документы солидной толщины, наполненные массой таблиц и графиков, фотографиями, описаниями, протоколами и пр. Опубликовать их целиком трудно. Но главное – большинство массивов численных данных в отчётах обобщены и в итоговых материалах представлены в виде выводов, заключений, рекомендаций – и вот именно их и подвергают сомнению. Таким образом, имеет смысл проиллюстрировать важнейшие положения отчётов более наглядно. В настоящей статье автор, опираясь на некоторые неопубликованные данные из отчётов, рассмотрел причину неудачи автомата Булкина с точки зрения общих принципов механики и в сравнении с автоматом Калашникова.

Разработку своего автомата Алексей Алексеевич Булкин начал в 1943 году после появления ТТТ № 2456-43 к перспективному автомату под новый патрон обр. 1943 г. На первых конкурсных испытаниях 1944 года восьми конструкций автоматов наилучшим из представленных был признан автомат Судаева. Автомат Булкина постигла неудача. Однако комиссия обратила внимание на конструкцию короткого узла запирания автомата Булкина (запирание производилось на 3 боевых упора). Михаил Тимофеевич Калашников в этих работах участия ещё не принимал. В 1945 году по опыту испытания автоматов были разработаны новые ТТТ № 3131-45, по которым были разработаны АК-46 и АК-47, а также автомат Булкина принимавший участие в конкурсе вместе с ними.

Опытный автомат Калашникова, испытывавшийся в августе 1947 года

Опытный автомат Булкина, испытывавшийся в августе 1947 года

Как известно из предыдущих публикаций, автомат конструкции Алексея Алексеевича Булкина вошёл в число трёх лучших конструкций, допущенных к финальной стадии полигонных испытаний, но уступил образцу Калашникова, в основном, по безотказности работы автоматики. Выводы отчётов 1947 и 1948 годов на этот счёт однозначны. Но почему безотказность автомата Булкина оказалась ниже, чем у Калашникова, ведь общие принципы устройства у обоих автоматов были одинаковыми? В таком случае, что именно в конструкции автомата Калашникова обеспечило ему столь существенное превосходство над главным конкурентом?

Автоматическое оружие, тем более армейское – это механизм, функционирующий зачастую в затрудненных условиях, когда движению подвижных частей препят ствуют силы трения, порождаемые рядом внешних факторов и их сочетанием. К главным из них относятся загрязнение, запыление, загустение смазки или её полное отсутствие. Появление любого из этих факторов ведёт к снижению скорости и энергии подвижных частей, и при определённой величине указанных факторов подвижные части останавливаются – возникает отказ в стрельбе. По этому конструкторы так много внимания уделяют «вывешиванию» (изоляции) подвижной системы, предохраняя её от непроизводительного взаимодействия с другими частями оружия.

Важнейшим потребителем энергии затворной рамы является механизм запирания затвора. Уровень энергоёмкости (или, иначе, энергозатратности) этого механизма во многом определяет безотказность функционирования автоматики оружия в целом. Несмотря на то, что у автоматов АК-46 и АБ-46 одинаковый тип механизма запирания (с поворотом затвора), с точки зрения способа осуществления поворота это совершенно разные системы.

У автомата АК-46 затвор поворачивается за счёт взаимодействия фигурного паза затворной рамы с ромбовидным выступом на наружной поверхности одного из двух боевых упоров (илл. 1). Применённый в автомате Калашникова узел запирания базируется на схеме, реализованной в винтовке Гаранда М-1 (что, кстати, М. Т. Калашников никогда не скрывал), но намного совершеннее последней.

Механизм запирания Булкина базируется на схеме аналогичного механизма пулемёта Льюиса, но настолько сильно отличается от него в деталях, что его можно считать оригинальным. В автомате Булкина поворот затвора осуществляется за счёт взаимодействия поперечного вкладыша затворной рамы (так называемой «гладкой оси» или фиксатора затвора) с винтовым пазом на наружной поверхности хвостовика затвора (илл. 2).

Схемы затворов автоматов Калашникова (вверху) и автомата Булкина. ЗК – зона контакта между ведущими поверхностями затворной рамы и ведомой поверхностью затвора.

Рама с затвором доработанного автомата Булкина ТКБ-415 не отличалась от предыдущего образца, испытывавшегося в августе 1947 года

Рама с затвором автомата АКМ. Узел запирания не претерпел сколь-нибудь значительных изменений по сравнению с опытными образцами

Для наиболее наглядного сравнения механизмов запирания и их дальнейшего анализа следует принять ряд допущений:

1. Условия, в которых функционируют механизмы запирания обеих автоматов, одинаковы. В этом случае на элементы подвижной системы будут действовать равные силы, противодействующие их нормальному функционированию;

2. Рабочие поверхности ведущих элементов затворной рамы (копирного паза у АК-46 и круглой оси у АБ-46) равномерно прилегают к ведомым поверхностям затворов. В этом случае точкой приложения силы, прикладываемой затворной рамой к затвору для его поворота, можно считать геометрический центр поверхности контакта;

3. Диаметры затворов по боевым упорам d₁, высота боевых упоров и угол, под которым взаимодействуют ведущие и ведомые поверхности рам и затворов, а также моменты инерции затворов одинаковы;

4. Величина силы F_р, с которой рамы действуют на затворы перед началом их поворота одинаковая.

Приняв эти допущения, сравнение двух схем механизмов запирания можно произвести по величине момента силы, прилагаемой затворной рамой к затвору для его поворота (М_р). Момент силы – это физическая величина, определяющаяся как произведение величины силы, приложенной к рычагу на расстояние от точки приложения силы до оси вращения рычага. Механизм запирания, развивающий больший момент на затворе при той же величине силы обеспечивает ему более высокий уровень надёжности работы в затруднённых условиях эксплуатации, так как в данном случае затвор может преодолеть большее сопротивление повороту, развиваемое упомянутыми выше неблагоприятными внешними факторами.

С учётом допущений 3 и 4 силы, действующие со стороны затворных рам на затворы обеих автоматов, будут одинаковыми, а вот плечи, на которых они действуют, будут отличаться очень сильно. С учётом допущения 2 у автомата Булкина плечо силы h будет равно 1/4 диаметра хвостовика затвора d₂, а у Калашникова – 1/2 диаметра затвора по боевым упорам d₁ плюс 1/2 высоты ведомого выступа затвора. Подставив на место условных величин значения размеров реальных механизмов (но оставив в силе другие допущения), получим значения плеч действующих сил. У автомата Калашникова плечо силы будет составлять 14,7 мм, а у автомата Булкина – 4,35 мм. Как видно, величина плеча силы, поворачивающей затвор при отпирании и запирании у Булкина почти в 3,4 раза меньше, чем у Калашникова. Во столько же раз меньше будет и момент Мр, развиваемый рамой на затворе при его приведении в действие. Именно необходимость увеличения плеча вращающей затвор силы заставила Булкина сделать хвостовик затвора большого диаметра, из-за чего его общий вес существенно больше, чем затвора АК.

Следующий момент, который тоже существенно влияет на расход энергии затворной рамой, это условия, в которых работают взаимодействующие поверхности рамы и затвора. У автомата Булкина ведомая поверхность расположена на хвостовике затвора. Ведущая поверхность рамы (гладкая ось) имеет круглое сечение и взаимодействует с ведомой винтовой поверхностью затвора в невыгодном варианте – по линии, что неизбежно ведёт к увеличению удельного давления в зоне контакта этих деталей и к их усиленному износу. При неблагоприятных условиях трения (сухие детали при продолжительной нагрузке) из-за больших затрат энергии затворной рамы на отпирание и запирание затвора такой механизм будет склонен к неполным откатам и остановкам подвижных частей.

В этом плане механизм запирания автомата АК-46 выделяется в лучшую сторону – его особенностью является взаимодействие ведущей поверхности рамы с ведомой поверхностью ромбовидного выступа затвора по площади. Такое решение уменьшает величину удельного давления в точке контакта ведущего и ведомого элементов механизма, сокращает потери энергии затворной рамы на преодоление трения в узле при повороте затвора в затруднённых условиях, повышает износостойкость взаимодействующих элементов. Помимо указанных преимуществ, размещение ведомого элемента затвора на одном из боевых упоров, позволяет, теоретически, уменьшить длину затвора до длины боевого упора (такому затвору хвостовик будет нужен только как ось вращения и направляющая для ударника) и существенно сократить его вес. Именно такой лёгкий затвор имел опытный 7,62-мм автомат АК-46 (его масса составляла 68 г), затвор автомата Булкина АБ-46 весил в 2,01 раза больше – 137 г. Лёгкий затвор автомата АК-46 позволяет улучшить соотношение веса затвора и рамы, которое стремятся сделать как можно большим, так как чем легче затвор, тем меньше энергии теряет рама при присоединении к ней затвора. У автомата АК-46 это соотношение составляет 1:6,35, а у автомата Булкина АБ-46 – 1:3,52, то есть значениях этого параметра отличаются почти в два раза.

Увеличить соотношение веса затворной рамы и затвора у автомата Булкина, не увеличивая общую массу подвижной системы, можно облегчив затвор за счёт уменьшения диаметра его массивного сплошного хвостовика или сделав хвостовик пустотелым. Но, ни то, ни другое решение не может устранить проблему: в первом случае уменьшится величина плеча h, и энергоёмкость узла запирания возрастаёт ещё больше. Во втором случае уменьшится площадь поверхности, по которой взаимодействуют рама с затвором, что ведёт к увеличению контактного давления в узле и дополнительным потерям энергии рамы на приведение затвора в действие. Получается замкнутый круг, разорвать который при данной схеме механизма запирания невозможно.

Суммируя изложенное выше, можно заключить, что механизм запирания автомата АК-46 значительно совершеннее системы Булкина, а значит, его превосходство над автоматом АБ-46 по части безотказности функционирования и победа в испытаниях является закономерным и технически обоснованным итогом. Материалы отчета НИПСМВО №232 о полигонных испытаниях автоматов, происходивших 30.06.1947 г. – 12.08.1947 г., полностью подтверждают выкладки, приведённые выше. В этом плане особый интерес представляют результаты велосиметрического исследования. Велосиметрическое исследование автоматов проводилось с нормально смазанными и с обезжиренными деталями. Из анализа велограмм можно сделать вывод: отсутствие смазки наиболее отрицательно сказывается на автомате Булкина. При сухих промытых бензином деталях откат подвижных частей был настолько мал, что затвор не перебегал задний срез магазина и не захватывал очередного патрона, а в некоторых случаях даже не выбрасывал гильзы. Остальные автоматы реагировали на отсутствие смазки менее болезненно.

Графики изменения скорости затворной рамы автоматов Калашникова и Булкина в зависимости от пути:

Автомат Калашникова

Автомат Булкина

На велограмме отката автомата Булкина можно видеть два резких перелома, означающих резкое снижение скорости затворной рамы вследствие удара. Первый удар происходит в конце свободного хода затворной рамы при присоединении круглой оси к ведомой поверхности затвора, второй удар – окончание отпирания и присоединение затвора к раме. После этих последовательных ударов скорость рамы падает на 33%. При сухих деталях падение скорости рамы ещё существеннее, а длина отката рамы сокращается на 25% – со 120 мм до 90 мм, что ведёт к возникновению таких задержек, как недоход подвижных частей в крайнее переднее положение и даже неотражение гильзы. Последних задержек у автомата Булкина наблюдалось 97 (0,682%) против 1 (0,007%) у автомата Калашникова, то есть почти в 100 раз больше! Кроме того, в ходе испытаний возникали и другие задержки, характер которых говорит о высокой энергоёмкости механизма запирания автомата Булкина:

– стрельба на углах возвышения +80…85°: у автомата Рукавишникова 1 задержка, у автомата Булкина – 2. Остальные автоматы задержек не имеют.

– стрельба при сухих обезжиренных деталях: у автомата Булкина 1 задержка, у автомата Дементьева – 1, у автомата Рукавишникова – 2.

– стрельба при густой смазке: автомат Булкина – не работает, автомат Судаева – не работает, автомат Дементьева – 6 задержек.

– стрельба после переползания с автоматом по песку: автоматы Булкина, Судаева и Коробова не работают.

– стрельба после замораживания до -50…55°С: автоматы Булкина и МР-44 не работают.

Значительный интерес представляют некоторые данные, приведённые в таблице 1. Они характеризуют автоматику оружия в целом. Из данных таблицы следует, что массы затворных рам автоматов Калашникова и Булкина достаточно близки. Соизмеримы и их скорости в конце свободного хода, но путь рамы автомата Калашникова до конца отпирания на 21% больше, чем у автомата Булкина, что обеспечивает меньшую потерю её энергии на отпирание затвора и способствует большей плавности работы механизма. Скорость затворной рамы АК в конце отпирания на 17% выше, чем у автомата Булкина, почти во столько же раз больше будет и её энергия. В результате затворная рама автомата Калашникова приходит в крайнее заднее положение со скоростью 3,2 м/с, и, встречаясь с затыльником коробки, отскакивает и идёт в накат со скоростью около 1,4 м/с, что придает ей дополнительную энергию для осуществления цикла опера – ций периода наката.

Таблица 1. Параметры подвижных частей автоматики 7,62-мм автоматов под патрон 1943 г, участвовавших в испытаниях в августе 1947 года.

* В данном случае

Руслан Чумак Казалось бы мелочи

О механизмах запирания 7,62-мм автоматов А. А. Булкина и М. Т. Калашникова

Руслан Чумак

Казалось бы мелочи