Затворные системы «переломок»

Юрий Маслов

Затворные системы «переломок»

Затворную систему определяют конфигурация соединения стволов, форма коробки, конструкции шарнирного сочленения и запирающего механизма, наконец, отсутствие либо наличие дополнительных опорных поверхностей, разгружающих шарнир от нагрузок в момент выстрела.

Термины и понятия

"Переломки" – ружья с одним или несколькими стволами, поворачивающимися для заряжания на шарнире. Другими словами – это оружие с подвижными стволами и неподвижным затвором.

Понятие затвор – однозначно, хотя определяет совсем не то, что полторы сотни лет подразумевают производители, оружиеведы, торговцы и, разумеется, мы – владельцы ружей. Так и говорим: верхний затвор Керстена (он же "ДВОЙНОЙ Гринер"), затвор Пёрде (имея в виду нижнюю рамку, заходящую в проточки подствольных крюков, либо трапециевидный выступ на казённом срезе стволов с надвигающейся на него запорной планкой). Между тем эти устройства именуются скреплениями или узлами запирания.

В самом общем случае затвор – сравнительно массивное стальное тело, запирающее патронник ствола оружия и обеспечивающее процесс выстрела. Применительно к магазинным винтовкам, например, – это продольно-скользящий цилиндр с торцевой частью – зеркалом, служащим для запирания патронника. В "переломках" же затворным телом является начинённая многочисленными деталями коробка, точнее её вертикальная стенка, называемая щитком (см. рис.1). При закрывании ружья щиток жёстко соединяется со стволами (стволом) посредством запирающего механизма, который приводится в действие верхним (реже нижним либо боковым) рычагом, именуемым иначе ключом. Ключ соединяется с осью и возвратной пружиной и управляет одним или несколькими элементами запирания. В многоствольных ружьях скрепления стволов с коробкой бывают нижними, верхними, срединными и комбинированными. Наконец, стволы "переломок" могут поворачиваться на шарнирах, имеющих разную конструкцию. Как видите, устройство коробок ружей с подвижными стволами существенно сложнее затворов оружия с неподвижными стволами. Очевидно, что в случае с "переломками" уместнее говорить о затворных системах.

Рис. 1: Основные элементы затворной коробки двухствольного ружья с откидывающимися стволами (нажмите для увеличения…)

а – горизонталки; 6 – вертикалки

Затворную систему определяют конфигурация соединения стволов в блок, форма коробки, конструкции шарнирного сочленения и запирающего механизма, наконец, отсутствие либо наличие дополнительных опорных поверхностей, разгружающих шарнир от нагрузок в процессе выстрела.

Конструктивная живучесть затворной системы зависит от многих факторов, главные из которых – схема скрепления стволов с коробкой, точность пригонки элементов затвора, площадь контактируемых поверхностей, масса ружья. Например, чем больше расстояние между передним и задним подствольными крюками, тем меньше люфт стволов (рис. 2).

Рис. 2: Чем дальше друг от друга разнесены опорные поверхности подствольных крюков (в конкретном примере – чем глубже в щиток заходит задний крюк), тем долговечнее затворная система

а – модель ТОЗ-Б (СССР, Тула, 1930-е годы); б – двустволка фирмы "А.Форжерон" (Бельгия, Льеж, 1930-е годы); в – двустволка работы Жоржа Гранжэ с нижним скреплением "Эглон" (Франция, Сент-Этьен, 1950-е годы)

Во многих случаях гораздо выгоднее проектировать горизонталки с крюками, расположенными параллельно друг другу (рис. 3), а не традиционно – один за другим.

Рис. 3: Параллельные крюки под каждым стволом увеличивают живучесть затворной системы. Фирма "Эрнст Кернер и Ко" (Германия, Зуль, 1930-е годы)

Главная опасность, которая подстерегает охотничье ружье-переломку, – возникновение поперечного и продольного люфта стволов. Явление это, прямо скажем, неизбежное: со временем расшатываются затворы всех без исключения ружей – дешёвых и дорогих, спортивных и охотничьих, одностволок, горизонталок, вертикалок, тройников, четырёхстволок. Причина – механический износ контактируемых поверхностей, а главное – динамические нагрузки (инерционные и ударные), действующие на затворную систему при стрельбе, транспортировке ружья в собранном виде, заряжании с резким захлопыванием стволов.

"Дайте мне точку опоры и я переверну земной шар", – воскликнул Аристотель. В самом деле, чем длиннее стволы ружья, тем большей опасности подвергается запирающий механизм при случайном ударе дульной частью о посторонние предметы: дерево, пень, камень, лодку и т.п. Понятно, что даже небольшое динамическое воздействие на ствол передаётся затворной системе многократно усиленным. Именно из-за относительной хрупкости соединения стволов с коробкой "переломки" никогда не стояли на вооружении армий.

Охотники мирились с этим недостатком ружей по причине их эстетичности, лёгкости заряжания и быстроте замены патронов, наличии нескольких стволов, сделать второй (третий) выстрел из которых можно скорее, нежели из одноствольной магазинки.

Фото 1: Двустволка компании "В. и Ч.Скотт и сын" (Англия, Бирмингем, конец XIX в.) с передним составным крюком. На его торце виден регулировочный винт, позволяющий выбирать зазор между щитком коробки и казённым срезом стволов (ВР № 452,1870). Прилагаемый рисунок наглядно иллюстрирует механизм устранения люфта в процессе эксплуатации ружья.

1 – ствол; 2 – задний крюк; 3 – составной передний крюк; 4 – втулка; 5 – компенсатор износа шарнира; 6 – регулировочный винт; 7 – стопорный винт

Оружейники тем временем искали пути ослабления влияния инерционных нагрузок на затворную систему. Делались даже попытки устранять люфт стволов в полевых условиях введением в конструкцию оружия специальных устройств. Идея одного из них принадлежит известному бирмингемскому оружейнику, изобретателю и фабриканту Вильяму Мидледичу Скотту. В 1870 году он взял патент на конструкцию составного подствольного крюка. Люфт стволов устранялся за считанные секунды поворотом винта, расположенного на торце массивного переднего крюка и обнажавшегося в сквозном гнезде коробки (см. фото 1).

И всё же здравый смысл подсказывал оружейникам, что без усиления элементов затворной системы решить поставленную задачу не удастся.

Опорные элементы

Основные опорные поверхности затворной коробки, которые воспринимают всю нагрузку в момент выстрела, – щиток и ось вращения. Сказанное иллюстрирует рис. 4.

Рис. 4: Величины и направления сил, действующих за затворную коробку вертикалки во время выстрела из одного ствола (нижнего либо верхнего)

Представим, что из коробки удалены нижняя запирающая рамка и верхнее скрепление. Теоретически каждая из сил – F1 и F2, действующая через дно гильзы на щиток, равна силе инерции блока стволов FR, которую пере даёт оси шарнира передний подствольный крюк. На практике в этом же направлении действует ещё и сила трения снаряда о стенки канала ствола (FTP). В нарезном оружии сила трения больше, чем в гладкоствольном. Суммарно обе силы (FR + FTP) стремятся как бы вытянуть стволы из коробки. Именно по этой причине в коробках и на стволах "переломок" вводятся дополнительные опорные поверхности, чтобы разгрузить щиток и ось вращения от инерционных нагрузок и, тем самым, увеличить живучесть затворной системы.

В конце XIX века – эпоху расцвета ружейного изобретательства – основная масса производителей вопреки здравому смыслу главное внимание сосредоточила не на разгрузке шарнира, а на прочности запирания стволов. В то время в европейской (да и в русской) оружейной прессе активно муссировалась идея, что "сила" (на самом деле – момент силы), стремящаяся раскрыть ружьё во время выстрела, очень велика, а потому-де необходимо применять систему скрепления стволов с коробкой, состоящую не из одного или двух узлов запирания, а минимум из трех, еще лучше – из четырёх и даже пяти.

Как известно, худа без добра не бывает, и в новых ружьях эти дополнительные запирающие элементы некоторое время выполняли роль разгружающих опор, но по достижении определённого настрела всю нагрузку воспринимал шарнирный болт. Хуже того, по мере износа поверхностей скреплений между стволами, щитком и шарниром возникали зазоры, и инерционные нагрузки "превращались" в ударные, вследствие чего стволы ружей начинали расшатываться ещё быстрее.

Рис. 5: Величины моментов сил, стремящиеся повернуть стволы вокруг оси шарнира

Многочисленные опыты, проведённые испытательной станцией в Нейманнсвальде (Германия) в 20-е годы XX века убедительно показали, что моменты сил, стремящиеся повернуть стволы вокруг оси шарнира, в точках А, В и С различны по величине (в точке А вращающий момент минимален, в точке С – максимален), однако из-за скоротечности выстрела ни один из них проявиться не успевает (рис. 5). Другими словами, опрокидывающий момент в точке С, теоретически довольно значителен, а фактически равен нулю из какого бы ствола не стреляли – нижнего, верхнего, правого, левого. А для надёжного запирания стволов вполне достаточно одной нижней рамки, контактирующей с крюками в точках А и В, технологичней и дешевле – только в точке В.

Таким образом, подвергать систему запирания ружей дополнительному усилению для удержания стволов от поворота на открывание нет необходимости. В 1920-е годы это поняло большинство оружейников мира, которые пошли по пути введения в конструкцию "переломок" опорных поверхностей, разгружающих шарниры от инерционных нагрузок.

В различных типах ружей функцию оси вращения могут выполнять цельный шарнирный болт, консольные выступы (цапфы), цилиндрические гнёзда глухие и сквозные), круговые пазы. Существуют и другие схемы "подвески" стволов в коробке, однако в современной оружейной индустрии они не получили распространения.

Рис. 6: Дополнительные опорные поверхности в бокфлинте с цапфенной подвеской стволов в виде верхних выступов (клыков), ложащихся в вырезы щёк коробки перед щитком. Фирма "Пьетро Беретта" (Италия, Гардоне Валь Тромпия, патент 1934 года)

В 1934 г. итальянская фирма "Пьетро Беретта" сконструировала свой первый удачный бокфлинт на цапфах модели SO1, положившей начало целой серии знаменитых ружей с индексом SO от начальных букв итальянского слова sovrapposto – вертикалка). В качестве разгружающих элементов были использованы верхние выступы стволов (клыки), опирающиеся в вырезы щёк коробки (рис. 6).

Рис. 7: Затворная система Nimrod в двустволке фирмы "Тиме и Шлегельмильх" (Германия, Зуль, начало XX в.)

Однако многие оружейники задолго до фундаментальных исследований в Нейманнсвальде уже делали успешные попытки создания ружей с полу разгруженными коробками. Одна из первых таких попыток принадлежит зульской фирме "Тиме и Шлегельмильх". В самом начале XX в. фабрика выпустила партию тройников и дорогих садочных горизонталок с затворной системой Nimrod. Дополнительным элементом скрепления в этих ружьях, выполняющим и функцию опорной поверхности, был поперечный выступ в подушках стволов, контактирующий при закрывании оружия с вертикальной проточкой на подушках коробки (рис. 7).

Рис. 8. Кстати, о терминологии. Это не двойной затвор Гринера, а "фирменное блюдо" немецких оружейников – двухзаходное скрепление Густава Керстена (DRP № 141334, около 1900 г. – Ю.М.)

Между тем не совсем понятную на первых взгляд позицию заняли немецкие и австрийские оружейники, которые упорно – на протяжении ста лет – используют в своих вертикалках двухзаходное скрепление Г. Керстена (рис. 8).

Помимо того, что этот запирающий узел не играет никакой роли в удержании стволов от поворота на открывание, он ещё сильно усложняет перезаряжание ружей из-за наличия на казённом срезе двух верхних крюков.

Но не всё так просто в подлунном мире. Оказывается, немецкие и австрийские фирмы используют скрепление Керстена в качестве дополнительной опорной поверхности. Естественно, фасонные болты, заходящие в сквозные гнёзда крюков, подгоняются по минимальному допуску ходовой посадки.

Разумеется, приведёнными примерами творческая мысль оружейников не ограничивается. В следующих тематических разделах мы не раз вернёмся к предмету нашего разговора.

Шарнир цевья

Стволы девяноста процентов современных вертикалок "подвешены" на цельной поперечной оси (ружья группы "браунинг" и "меркель") и цапфах Вудварда.

Начиная с середины XIX в., когда в Европе и США наметился переход от дульнозарядного оружия к "переломкам", заряжавшимся с казны, оружейники запатентовали не менее сотни подвижных соединений стволов с коробкой. Как и полагается в механике, часть изобретений осталась на бумаге, часть дожила до наших дней в единичных, экспериментальных образцах, и лишь незначительное количество жизнеспособных затворных систем материализовалось в оружии, выпускавшемся серийно.

Первые казнозарядные ружья делали с поперечной осью вращения, неразъемно соединявшей коробку с цевьём. К цевью жёстко крепились стволы: в передней части стойкой, а в задней – либо крюком, либо подствольным пальцем. Естественно, при таком способе "подвески" стволов о разгрузке оси не могло быть и речи, в связи с чем затворы ружей быстро расшатывались. В конце 1860-х гг. оружейники почти повсеместно перешли на современный тип опорно-шарнирного сочленения с помощью переднего подствольного крюка и поперечной оси, которую запрессовывали в переднюю часть коробки. Цевье только фиксировало ствольный блок от выпадения при открывании ружья.

Рис. 9: Основные элементы шарнира цевья бескурковой горизонталки (нажмите для увеличения…).

В большинстве современных моделей ружей подвижная фиксация блока стволов с коробкой обеспечивается шарниром цевья (рис. 9). Его передняя часть, называемая стеблем, упирается в стойку стволов и пристёгивается защёлкой, а головка (или передний шарнир) плотно прилегает к заднему шарниру (см. МР №2, 2006, стр.45) коробки и ограничивает поворот стволов при открывании ружья.

Варианты «подвески» стволов и разгрузки шарнира

В настоящее время более девяноста процентов поступающих в продажу "переломок" сконструированы на базе двух, наиболее распространённых шарнирных схем: у горизонталок ствольный блок "подвешен" на цельной оси (рис. 10); у вертикалок – либо на оси (ружья группы "меркель" и "браунинг"), либо на цапфах (рис. 11). Цапфы ввинчиваются снаружи в левую и правую подушку коробки и немного выступают изнутри. Впервые такие консольные опоры были внедрены в производство лондонской компанией "Джеймс Вудвард и сыновья" (ВР № 4986, 1913). За истекшие с тех пор 90 лет схема цапфенной подвески принципиально не изменилась. Лишь в 1960-е гг. оружейники начали использовать в бокфлинтах чуть более глубокую посадку стволов за счёт переноса оси вращения почти до уровня середины нижнего ствола, т.е. всего на 2-3 мм выше, чем в первых ружьях Вудварда.

Рис. 10 и 11: Наиболее распространенные шарнирные системы (нажмите для увеличения…).

а – на неподвижной горизонтальной оси (модель ИЖ-54, СССР, Ижевск); 6 – на неподвижных полуосях-цапфах (система Вудварда, серийный бокфлинт фирмы "Пьетро Беретта", Италия, Гардоне Валь Тромпия)

Рис. 12: На ствольных цапфах с поднятой осью вращения и разгружающим продольно-скользящим затвором (система "Збройовка Брно", модель ZH-100, Чехословакия, Брно)

Для решения поставленной задачи чешские инженеры сконструировали коробку, состоящую из двух частей: неподвижной внешней – корпуса и подвижной внутренней, смещавшейся при открывании-закрывании ружья назад. Эта передняя, подпружиненная деталь коробки выполняет функцию продольно скользящего затвора с запиранием в нижней и верхней части. Затвор полностью разгружает корпус от возникающих во время выстрела нагрузок, так как, будучи жёстко соединён со стволами, образует единую систему, работающую не на растяжение, а на сжатие (рис. 126).

Подвески стволов, аналогичные цапфенной, изображены на рисунках 13 и 14. В первом случае стволы опираются на скобу-обойму, точнее – две её симметричные половинки, которые поворачиваются на цапфах в сквозных отверстиях подушек коробки. Во втором – роль боковых крюков выполняют сегментообразные выступы на ствольной муфте, а роль цапф – опорные поверхности круговых пазов, прорезанных на внутренних сторонах щёк коробки.

Рис. 13 и 14: Наиболее распространенные подвески стволов.

а – на качающейся скобе с подвижными цапфами (система "Дамон-Петрик", Франция, Сент-Этьен); 6 – на круговых пазах (система Н.И. Коровякова, модель ТОЗ-34, СССР, Тула)

К недостаткам шарнирной системы Н.И. Коровякова, 40 лет послужившей охотникам в модели ТОЗ-34, следует отнести отсутствие перемычки между щеками, уменьшающее жёсткость конструкции и, как следствие, непригодность этого соединения в спортивных гладкоствольных и крупнокалиберных нарезных ружьях без дополнительного усиления элементов коробки.