Как это работает? Схемы запирания «вертикалок»

Итак, что мы имеем в витринах оружейных магазинов по состоянию на сегодня? А имеем мы тотальную оккупацию этих самых витрин итальянцами, в меньшей степени чехами, немцами и с недавнего времени турками. Ну и, наконец, прилетели первые ласточки из Поднебесной. Мне кажется, китайские клоны «Беретты-686» и некоторые другие образцы от корпорации «Норинко» в силу известных причин скоро благополучно заменят в наших магазинах турецкие карамультуки. Даже если не трогать старую истину относительно «далёкости от народа» наших неразворотливых производителей, то уже с технологической точки зрения происходящее было неизбежно. Повсеместное применение на зарубежных предприятиях станков с ЧПУ вдохнуло новую жизнь в уже хорошо известные конструкции, резко повысив качество сопряжений деталей и, соответственно, живучесть конкретных образцов при массовом производстве. Применение же новых марок высоколегированных сталей и лёгких сплавов вывело на новый уровень прежних тяжеловесов, как пример, модели того же «Браунинга». Нишу дешёвого, надёжного и при этом неприхотливого оружия, то есть того, чем славились отечественные заводы, сегодня агрессивно и, к сожалению, заслуженно, захватили неосмотрительно обученные итальянцами турецкие производители.

Мы в этой ситуации не у дел. О рентабельности наших оружейных грандов говорить давно не приходится — в условиях санкций доходность наших предприятий резко упала, так как она не может строиться только на внутреннем рынке. По-прежнему нужен выход на рынки Европы и США. Санкции рано или поздно будут или свёрнуты или просто найдутся обходные пути, но вот время будет упущено, а при имеющемся ассортименте и нарастающей оружейной экспансии с востока продавать снег зимой в те же США, а уж тем более в Европу скоро будет невозможно. А вернее, уже невозможно.

Крайне важно понимание того, с кем и чем мы соперничаем сегодня. Соперничаем же мы с парой десятков относительно небольших (под 50–80 человек персонала на каждой) фирм из Западной Европы и Турции, почти каждая из которых при необходимости шутя, легко закроет дорогу нашим ИЖам (о ТОЗе можно вообще забыть) на свои традиционные рынки сбыта. Причина таких технологических и количественных возможностей кроется в предельной специализации этих предприятий и их ставке на легко варьируемый дизайн как старых, так и новых моделей гладкостволок. В условиях применения современного оборудования с ЧПУ это позволяет при расширении модельного ряда сократить накладные расходы, уменьшив производственные площади и численность персонала. При этом сохраняются (и это исключительно важно!) в неизменности традиционные за последние 100 лет конструктивные схемы.

Понимая всё это, нужно помнить — старая мудрость о том, что врага нужно бить его же оружием, не потеряла своей актуальности. Совсем полезным будет понимание того, что коммерческие ниши не создаются (если перефразировать известную фразу — всё уже создано до нас), а захватываются. И делается это без экивоков и ненужных любезностей в адрес конкурентов, даже отечественных. Осталось только чуть-чуть помечтать, ну или, если хотите, ещё раз напомнить — настоятельно назрело сокращение бесконечных НИОКР на государственных предприятиях и подготовка в течение 3–4 лет производства «новых» моделей двустволок (здесь как раз уместно передать «поздравления» от турецких оружейников). Разумеется, можно и нужно оставить производство клонов ИЖ-27 и, конечно же, вариантов адаптированных к гражданскому рынку военных образцов, которые так востребованы у любителей пострелушек по бутылкам. Кстати, именно эти модели в стиле «милитари» и есть сильная сторона наших предприятий. За этим должна бы (в идеале) последовать передача привилегии производства нового охотничьего оружия в частные руки с возможностью закупок такими предприятиями основных заготовок (тех же ствольных трубок) на госпредприятиях. Подобный неполный цикл производства для частников резко сократит сроки их выхода на рынок. Безусловно, возможен и полный цикл, тем более что прецеденты уже имеются, но подробности создания производства тех же «Промтехнологий» с их «Орсисом» настолько неправдоподобны для трезво мыслящего среднего отечественного предпринимателя, что данный пример скорее говорит не в пользу создания собственного оружейного предприятия.

Тем ни менее процесс пошёл. Разумеется, ни одно вновь создаваемое частное оружейное производство не сможет изначально получить в своё распоряжение сразу тот перечень станочного парка, который в избытке имеется у конкурентов. А это означает несравнимо меньшие объёмы выпуска и, соответственно, рискованное ценообразование. Тем ни менее выход есть. Суть его в новизне предлагаемого товара. Те герои (а иначе их сложно классифицировать), которые рискнут (а главное, смогут) создать в нашем Отечестве подобные частные оружейные предприятия, должны чётко осознавать достоинства своего возможного изделия, ибо движущую роль рекламы ещё никто не отменял. В любом случае речь должна идти о конструктивно новых схемах, патентно чистых и, соответственно, отличающихся от общеизвестных, в которых к тому же желательно иметь прочностной ресурс для выполнения на их базе штуцеров и оружия для стенда. И вот именно технические аспекты выбора образцов для подобного производства, с учётом вышесказанного, и являются темой настоящей статьи. Для этого придется рассмотреть те недостатки, которые присущи «вертикалкам», выполненным по традиционным схемам, с учётом сил и явлений, действующих и происходящих в момент выстрела и напрямую влияющих на живучесть ружья.

Итак. Что происходит в охотничьем двуствольном ружье с вертикальным расположением стволов в момент выстрела? Кратко можно сказать, что возникновение давления в патроннике и движение снаряда по каналу ствола приводят к разнонаправленному движению узлов ружья и к соответствующей упругой деформации затворной коробки «вертикалки». Силы, стремящиеся отодвинуть ствольный блок от зеркала затворной коробки и одновременно раскрыть ружьё относительно центра шарнирного соединения компенсируются силами упругости, возникающими в ответ в том же шарнирном соединении и контактных плоскостях узлов запирания, одни из которых призваны, по замыслу конструкторов, разгрузить шарнирный узел подвески ствольного блока от продольной нагрузки, а другие предотвратить открытие ружья. Нелишне отметить, что далеко не все конструкции имеют разгрузочные плоскости и в этом случае вся тяжесть выстрела ложится на многострадальный шарнирный болт или узлы боковой подвески ствольного блока. В качестве примера можно смело привести бекасиные бокфлинты французской фирмы «Верней-Каррон» с легкосплавной коробкой. В данном случае весь расчёт строится на прочностных характеристиках «Эргала-55», заведомо уменьшенных навесках дроби и предполагаемом малом настреле.

Справедливости ради нужно констатировать тот факт, что при конструировании «вертикалок» конструкторы попадают в сложное положение — они вынуждены учитывать векторную разнонаправленность сил, стремящихся отодвинуть ствольный блок и сил, стремящихся повернуть его относительно узлов подвески. А эта разнонаправленность, в свою очередь, требует введения в конструкцию ружья элементов запирания, отдельных для каждого направления сил и со своими запирающими плоскостями, а это не всегда возможно при желании удешевить продукт. В итоге, в силу общепринятой боковой проекции ружья и принятой конструктивной схемы, указанные запирающие и разгрузочные плоскости зачастую расположены не оптимально относительно тех сил, которым они призваны противодействовать. Усугубляет ситуацию тот факт, что привод всех систем запирания — ручной, и синхронный для всех пар плоскостей в разных по назначению узлах запирания, а следовательно, одинаковое по плотности запирание во всех узлах (до момента «притирания») невозможно. Проще говоря, теоретически мы получаем плотное запирание или в паре плоскостей, обеспечивающих разгрузку шарнирного соединения, или же в паре, предотвращающей раскрытия ружья. В реальных конструкциях сопряжение запирающих плоскостей ригеля или ригелей (а в случае с «Береттой» пары штифтов), запирающих ружьё от раскрытия, с запираемыми плоскостями ствольного блока обеспечивается линейным приближением данных плоскостей друг к дружке (это вхождение конуса в конус до момента «притирания). С плоскостями же разгрузки ситуация иная, поскольку их сопряжение по установившейся конструкторской практике вторично. Приближение одной плоскости к другой происходит по радиусу, определяемому расстоянием от данной плоскости до центра вращения блока стволов в шарнирной подвеске.

На практике в тех случаях, когда разгрузочные плоскости представляют собой именно плоскости, сопряжение этих плоскостей на этапе закрытия часто не происходит, и не происходит именно из-за конструктивного приоритета сопряжения плоскостей для запирания от раскрытия. То есть мы плотно захлопнули ружьё, а вот плотную разгрузку шарнирной подвески всё же не обеспечили. В любом случае подобные конструкции предпочтительней по сравнению с другим вариантом конструктивного оформления, когда разгрузочные плоскости не являются по сути плоскостями, а представляют собой радиальные поверхности с общим центром в шарнирном узле подвески, радиально скользящие друг относительно друга. В таком варианте сопряжение разгрузочных радиальных поверхностей по законам механики возможно только точечно — это прилегание цилиндра к внутренней стенке другого цилиндра. Но и с этим точечным «прикосновением» не всё так просто. Необходимо помнить, что для движения одной поверхности относительно другой необходим так называемый «ходовой» зазор. И он есть во всех конструкциях переломных ружей. Разумеется, за счёт точной подгонки и изначально точного изготовления данный зазор стремятся уменьшить, но окончательно его убрать нереально, поскольку неукоснительно действует золотое правило механики — без зазора нет движения. Ликвидация этого зазора между разгрузочными поверхностями в современных, предельно точно изготовленных на станках с ЧПУ ружьях происходит во время первой фазы выстрела, когда упругая деформация шарнирной подвески блока стволов в затворной коробке и непосредственно самой затворной коробки «схлопывает» данный зазор и большая часть выстрела происходит при сопряженных разгрузочных поверхностях. Но первоначальный зазор — всё-таки зазор. И тогда, если наложить боковую проекцию ружья на систему координат XY, в которой ось Х совпадает с продольной осью ствольного блока, мы при закрытом ружье фактически получим неплотно зафиксированный в продольном направлении ствольный блок, имеющий возможность микроперемещения в момент выстрела на некое расстояние, равное величине этого самого «ходового» зазора.

В результате наличия этого зазора основным запирающим элементом до момента соприкосновения разгрузочных плоскостей является только само шарнирное соединение, кстати тоже со своими индивидуальными зазорами. Следовательно, до начала соприкосновения между разгрузочными поверхностями мы получаем вполне серьёзную нагрузку на шарнирное соединение, а также почти ударную нагрузку на разгрузочные плоскости, что с увеличением настрела ружья приводит к их остаточной деформации, а иначе говоря, к наклёпу. И чем больше наклёп, тем больше первоначальный зазор. В системах же с радиальными разгрузочными поверхностями, где взаимодействие сведено до точечного контакта, ситуация ещё больше критична. Наклёп в таких системах более очевиден, и в результате его возникновения мы получаем уже не точку, а целое пятно контакта. И здесь возникает замкнутый круг. Чем плотнее мы хотим запереть ружьё по оси Х, то есть обеспечить полную разгрузке шарнирной подвески блока стволов, тем выгоднее нам расклёп, который увеличивает пятно контакта и объективно увеличивает устойчивость запирающих поверхностей к смятию. И соответственно мы получаем увеличенный «ходовой» зазор и всё большую нагрузку на шарнирное соединение в первой фазе выстрела. Всё начинается сначала и с течением времени приводит к радиальному шату блока стволов. Рано или поздно это происходит даже с оружием, где разгрузочные поверхности достаточно развиты, то есть имеют, казалось бы, достаточную площадь для сопротивлению наклёпу.

Разумеется, весь процесс износа сопрягаемых поверхностей в данном случае происходит значительно медленнее, нежели на системах вообще без разгрузки шарнирной подвески. Там ситуация с наклёпом поперечного болта или боковой цапфенной подвески аналогична, но процесс происходит несоизмеримо быстрее. Скорость же деформации определяется всего двумя параметрами — величиной первоначального «ходового» зазора, полученного при изготовлении ружья и устойчивости к смятию того или иного сорта стали, идущего на изготовления коробки ружья и запирающих элементов конструкции. Проблема плотности прилегания в нескольких парах сопрягаемых плоскостей, одна из которых радиально-подвижная, в настоящее время кардинально не решена в массовых (с минимумом ручной подгонки) конструктивных системах «вертикалок». Естественно, можно ввести в конструкцию ружья различного типа пружинные доводчики, но это полностью ликвидирует контроль человека над плотностью запирания в условиях загрязнения или низких температур. Повторюсь, в настоящее время над этой проблемой задумываются мало, отдавая решительное предпочтение плотности запирания от раскрытия. Но поскольку от проблемы не уйти, частично она решается введением в узлы разгрузки различного рода твердосплавных сменных вкладышей, накладок и т.п., уменьшающих «ходовой» зазор. Далеко за примерами ходить не нужно. Это и компенсационный вкладыш в коробке ИЖ-27, и латунная прокладка за зеркалом коробки ТОЗ-34 и, наконец, накладки на боковых «клыках» в дорогих моделях ружей от «Беретты». Складывается впечатление, что современные конструкторы смирились с неоптимальным расположением узлов запирания и разгрузки, и основная живучесть ружья обеспечивается не за счёт грамотного расположения данных узлов, а за счёт качества применяемых материалов и точности изготовления, уменьшающей «ходовой» зазор.

Давайте попробуем с этой точки зрения рассмотреть наиболее распространенные затворные системы «вертикалок». Для более полного акцентирования внимания на элементах запирания и разгрузки имеет смысл вывести за скобки данного рассмотрения остальные механизмы данных образцов, хотя, конечно же, эти узлы в немалой степени влияют на геометрические параметры систем запирания.

Начнём мы с наиболее распространённой в прошлом веке системе «Браунинга», к которой относится и наш родной ИЖ-27. Здесь всё просто. Нижний горизонтальный ригель входит в паз в нижней части задней муфты блока стволов и за счет клинообразной формы плотно запирает ружьё от раскрытия, но не играет ни малейшей роли в разгрузке осевого болта подвески. Функцию разгрузки выполняет задний крюк задней муфты, который с уже известным нам «ходовым» зазором входит в нижний паз затворной коробки. Не будем снова говорить о компенсационном вкладыше, лучше рассмотрим геометрическое расположение узлов запирания и разгрузки.

Совершенно очевидно, что это расположение было вызвано всего лишь требованиями компоновки узлов в боковой проекции ружья и удобства привода нижнего ригеля от общепринятого верхнего ключа В. Ричардса, что напрямую отсылает нас к схемам привода запирания на ружьях с горизонтальным расположением стволов. Имеет смысл вспомнить, где у затворной коробки «вертикалки» наиболее опасное место с точки зрения прочности, так называемое опасное сечение. Это область соединения верхних граней боковых стенок коробки с зеркалом коробки. Логика подсказывает (и практика тоже), что уменьшить усилие запирания от раскрытия (а на двуствольных штуцерах оно вполне приличное) можно, если приблизить узел запирания от раскрытия к области опасного сечения. Аналогично, для более равномерной разгрузки шарнирного соединения узел разгрузки было бы также логично разместить там же, примерно на уровне межствольных планок или выше. В системе Браунинга всего этого нет и в помине. Оптимальность расположения узлов запирания принесена в жертву компоновке. В результате имеющихся «ходовых» зазоров в первой фазе выстрела низкорасположенный осевой болт присутствует в продольной силовой схеме запирания, что приводит к его остаточной деформации и износу, а нижнее расположение разгрузочных поверхностей на нижнем крюке задней муфты блока стволов к тому, что упругие деформации затворной коробки при выстрелах из нижнего или верхнего стволов совершенно различны. И именно в силу большой удалённости узлов запирания от опасного сечения затворной коробки нагрузка на вышеупомянутое опасное сечение значительно выше. Поэтому при конструировании двойников по схеме Браунинга верхний ствол в подавляющем числе случаев выполняется гладкоствольным или же нарезным, но достаточно незначительного калибра.

Перейдём к системе запирания, принятой в частности на фирмах «А.Золи», «Перацци» и некоторых других. Что мы видим? А видим мы явный прогресс по сравнению с «Браунингом», но достаточно половинчатый. Разгрузка нижним крюком с её неоптимальностью при выстреле из верхнего ствола по-прежнему на месте. И «ходовой» зазор по-прежнему в наличии. Но вот запирание от раскрытия уже иное и оно оптимизировано, явно исходя из понимания необходимости снижения нагрузки на данный узел, да ещё с учётом желания конструкторов снизить высоту затворной коробки.

Разумеется, при таком запирании ресурс ружья резко вырос. Приятным побочным следствием стало снижение высоты затворной коробки, так как нижний крюк уже не нёс поперечной выемки под ригель, что позволило оптимизировать форму ложи. В этой же конструктивной нише, с верхним узлом запирания исключительно от раскрытия, лежат, например, ружья с запиранием по схеме Петрика, которые стали первыми массово используемыми при стендовой стрельбе.

Идём далее и переходим к наиболее успешной среди массовых «вертикалок» попытке оптимизировать расположение, количество и силовую схему узлов запирания. Это, конечно же, конструктивная схема концерна «Беретта». Два конусных штифта входят в сверления боковых «клыков» задней муфты блока стволов. И здесь «ходовые» зазоры (тем более радиальной геометрии, между «клыками» и вырезами в боковых стенках затворной коробки) никуда не делись, хотя они и снивелированы в значительной степени компенсационными накладками на «клыках». Но вот более высокое расположение данных узлов и, соответственно, более грамотное перераспределение сил на коробку и боковые полушарниры подвески позволило еще больше снизить высоту коробки и существенно улучшить эргономику ружья. Эти факторы и привели «Беретту» в клуб именитых производителей стендового оружия.

В литературе подобное запирание именуется запиранием боковыми крюками Босса. Яркими представителями клонирования подобной схемы являются некоторые модели фирмы «Риццини» и опять-таки «Перацци». И как раз именно эти модели с развитыми боковыми сегментными выступами требуют при изготовлении значительной доли ручной работы при подгонке ствольного блока к коробке, что не лучшим образом сказывается на их ценообразовании. Недостатки же, связанные с радиальным «ходовым» зазором, никуда не делись. Конструктивное решение этой проблемы «переломок» и будет темой следующей статьи.