Судебная баллистика

История возникновения и развития боеприпасов к стрелковому огнестрельному оружию

В ранних образцах огнестрельного оружия, заряжавшегося с дула, отмеренный заряд дымного пороха засыпался в ствол, где уплотнялся пыжом из кожи, войлока или пакли при помощи шомпола; затем в ствол вкатывалась свинцовая пуля сферической формы и фиксировалась еще одним пыжом, который предотвращал ее неконтролируемое движение в стволе до выстрела. После этого следовало насыпать затравку пороха из пороховницы на полку, в которой имелось запальное отверстие, сообщавшееся с казенником — задней частью полости ствола, в которой находился пороховой заряд, — и только тогда оружие было готово к выстрелу.

Для производства выстрела необходимо было воспламенить порох затравки. В самых ранних образцах стрелкового оружия и в старинных пушках это выполнялось с помощью фитиля, который разжигался перед боем и тлел на его протяжении. В более поздних образцах затравка воспламенялась за счет искры, возникающей вследствие удара кремневого курка по закаленной стальной полке при срабатывании спускового механизма.

Простейший бумажный патрон для оружия, заряжаемого с дула, появился в Европе в XVI в. До него в качестве патронов использовались бумажные трубки с заранее отмеренными зарядами пороха, которые в России назывались «зарядцы».

На пороховом заводе дозированные заряды пороха расфасовывались в бумажные пакетики, к которым прикреплялись и пули. При заряжании стрелок разрывал бумажную оболочку патрона, высыпал порох в ствол оружия, использовал бумагу в качестве пыжа и досылал сверху пулю. Регулярные русские воинские формирования — стрельцы — носили через плечо «берендейку» (прототип современного патронташа) — привязь с висящими на шнурах деревянными пеналами, в которых хранились эти фасованные заряды и пули. Артиллерийские заряды также расфасовывались в бумажные или полотняные картузы (от фр. cartouche — патрон).

Из-за медлительного способа заряжания ружье допускало крайне медленную стрельбу. Для заряжания стрелок откусывал патрон, стараясь не замочить порох губами, часть заряда высыпал на полку, закрывал ее, остальную часть высыпал в канал и прибивал пулю бумажным пыжом ударами шомпола. Для уменьшения отдачи стрелки старались высыпать возможно больше пороха на полку, просыпая умышленно часть заряда и на землю.

Еще затруднительнее и медленнее было заряжание нарезных штуцеров, у которых пулю, завернутую в масляную тряпку или пластырь, вгоняли в ствол ударами деревянного молотка, а затем уже досылали до заряда ударами шомпола.

Максимальная скорострельность подобного оружия была от одного выстрела в 1 минуту до одного выстрела в 5-7 минут, а меткость крайне незначительна: при стрельбе из пехотных ружей на 100 шагов в цель попадала только десятая часть пуль.

В 1820 г. офицером французской армии Тьери было предложено улучшение штуцера Дельвиня, которое заключалось в том, что пуле стали придавать деревянный шпигель, которым устранялась возможность проникания ее в камору, а не в нарезы. Для прочистки последних шпигель был снабжен просаленным пластырем. Но нерасторопное приготовление патронов к штуцеру Тьери и неправильный полет пули из-за шпигеля представляли настолько большие недостатки, что штуцера эти не получили дальнейшего распространения.

Исследования оружейников того времени показали, что наиболее выгодной формой пули является цилиндрострельчатая форма пуль, которая вжималась в нарезы ударами шомпола, в головке которого было сделано особое углубление. Необходимо отметить, что впоследствии были забыты выгоды такой формы пуль — их стали изготовлять с округленной головкой, — и лишь в начале XX столетия о них вспомнили вновь.

Для соединения цилиндрострельчатой пули с картонным патроном на ее цилиндрической поверхности был расположен желобок. В процессе опытов сочли этот желобок излишним, и он был уничтожен. К удивлению, уничтожение желобка повлекло за собой уменьшение правильности полета. Многочисленными опытами, наконец, установили, что желобок, увеличивая сопротивление на заднюю часть пули, этим стабилизировал ее в полете. Основываясь на этом выводе, Тамизье стал располагать на пуле несколько желобков, и подобные пули были приняты к штуцерам Тувенена.

Появление патрона не освобождало стрелка от необходимости подсыпать затравку на полку, а затем поджигать ее при производстве выстрела, что занимало значительную часть времени при заряжании. Поэтому до изобретения унитарного патрона появление действительно скорострельного оружия было принципиально невозможно. Стрелок был избавлен от этой необходимости, когда англичанин Джозеф Эгг изобрел капсюль. Капсюль, представлявший собой медный колпачок с легковоспламеняющейся инициирующей смесью внутри, надевался отдельно на брандтрубку и при выстреле разбивался ударом курка. Применялись также бумажные пистоны.

Идея унитарного патрона, объединяющего с помощью гильзы заряд, снаряд и капсюль-воспламенитель, была ревизована позже.

Первое ружье под такой патрон сконструировал в 1808 г. оружейник Поли в Париже. Ружье относилось к игольчатым системам. В бумажной гильзе патрона помешался капсюль-воспламенитель из хлористого поташа, который воспламенялся уколом игольчатого ударника. Пуля была цилиндроконической формы диаметром 16,6 мм. Ружье Поли не получило широкого распространения из-за несовершенства затвора и ряда других причин.

В 1827 г. Николай Дрейзе предложил патрон, в котором в одной бумажной гильзе объединялись пуля, порох и капсюль (точнее, пистон). Процесс изготовления предлагаемого Дрейзе патрона был следующим: в бумажную гильзу насыпали порох, затем вставляли сплошной, папковый цилиндр (шпигель), в нижнее основание которого впрессовывалась лепешка ударного состава, а в верхнем делалось соответствующее форме пули углубление, в которое помещали яйцевидную свинцовую пулю.

При игольчатой системе досылание патрона шомполом с дула было бы особенно опасно ввиду возможности преждевременных выстрелов, если бы игла не была взведена. Поэтому Дрейзе решил делать пули и сам патрон с достаточным зазором, для того чтобы досылка их не требовала шомпола. Для удержания же досланного патрона на месте при носке заряженного оружия стволом вниз и для того, чтобы доставить патрону упор, необходимый для воспламенения его ударом шпильки, Дрейзе расположил шпенек, конец которого выходил в канал ствола и удерживал досланный патрон. При таком устройстве, впрочем весьма сложном, Дрейзе действительно несколько облегчил и ускорил заряжание с дула, но в ущерб правильности стрельбы из-за большого зазора пули.

После австро-прусской кампании 1866 г. произошел повсеместный переход к унитарным патронам и ружьям, заряжающимся с казны. В 1866 г. Франция также принимает на вооружение армии игольчатую систему Шаспо. Калибр ружья Шаспо был 11 мм (4,3 лин.), патрон бумажный. Капсюль с ударным составом помещался на дне патрона, а не посредине, как это было у Дрейзе. При таком устройстве игла не прокалывала всего заряда и могла быть сделана толще и короче.

Недостатки патрона Дрейзе были устранены в системе Минье; в этой системе пуля вжималась в нарезы ствола действием пороховых газов.

Для этого цилиндрострельчатая пуля с желобками по системе Тамизье была снабжена в задней части пустотой в виде усеченного конуса, в которую и вставлялась чашечка из листового железа. При выстреле чашечка вследствие своей легкости приходила в движение ранее пули и расширяла ее заднюю часть, которая и врезалась в нарезы.

В 1842 г. французский оружейный мастер Флобер изобрел казнозарядное ружье для стрельбы по мишеням небольшим малошумным патроном, не имеющим порохового заряда. В кармашке цельнотянутой медной гильзы находился лишь воспламенительный состав. Оружие Флобера благодаря хорошей работе, точности боя, дешевизне и слабому звуку выстрела получило широкое распространение во многих странах.

В 1856 г. Берингер усовершенствовал патрон Флобера тем, что увеличил и упрочнил гильзу, поместил в нее метательный заряд и удлиненную пулю. Этот патрон, бывший, как и патрон Флобера, патроном кольцевого воспламенения, вскоре получил распространение сначала в военном, а затем в охотничьем и спортивном оружии.

В 1852 г. лондонский оружейник Ланкастер выпустил ружье и патрон новой конструкции. Патрон Ланкастера имел воспламенительный состав в центре дна гильзы. Снаружи он был прикрыт медной пластиной с отверстиями. При спуске курка боек ударял по этой пластинке и происходил выстрел.

В 1861 г. во Франции был запатентован Шнейдером усовершенствованный им, изобретенный незадолго до этого патрон Поттэ центрального боя, который до настоящего времени в тех или иных вариантах используется в гладкоствольных охотничьих ружьях. Распространению этого патрона способствовали английские оружейники Ланкастер, Дау и другие, которые начиная с I865 г. использовали его в ружьях своих конструкций. Вскоре патрон центрального боя был применен и в военном оружии. Первые военные патроны центрального боя были такие же, как и охотничьи, т.е. с неметаллической цилиндрической гильзой, металлическим основанием и капсюлем в центре него.

Необходимо упомянуть еще одно интересное конструктивное решение того времени — использование двупульного патрона. Эта система отличалась тем, что в ней для производства выстрела употреблялись две пули, из которых при выстреле одна вылетает из дула, а другая, осаживаясь назад и раздаваясь при этом от удара о передний обрез затвора, герметически запирает казну.

Применение пули как запирающего механизма имело тот недостаток, что система эта могла дать хорошие результаты лишь при известном соотношении между величиной расширения пули и объемом того пространства, в котором происходит это расширение. Если расширение пули было недостаточно для заполнения этого пространства, то происходил прорыв газов. Если же расширение пули было слишком велико, то пуля очень сильно прижималась к стенкам патронника, ввиду чего при следующем заряжании ее трудно было протолкнуть вперед, а иногда это и совершенно было невозможно выполнить посредством досылаемого патрона. Поэтому приходилось прибегать к шомполу, т.е. терялась вся цель введения заряжающегося с казны оружия — ускорение стрельбы.

Опыт показал, что бумажные патроны портятся от сырости — лепешки ударного состава отделяются от отсыревших доньев, что являлось причиной осечек. Поэтому вместо неметаллической гильзы начали применять металлические.

При введении металлических патронов приводились различные возражения. Основными из них были: трудность тщательного изготовления этих патронов, необходимость точного соответствия их размерам патронникам и, наконец, совершенная невозможность изготовления их в войсках.

Однако введению металлических патронов способствовали такие факторы, как сложность использования бумажных патронов для стрельбы из заряжающегося с казны оружия и необходимость скорейшего перевооружения армий таким оружием, которое требовало более простого устройства, что, в свою очередь, достигалось лишь введением металлических патронов. Основное значение металлического патрона заключалось в надежной обтюрации затвора от прорыва пороховых газов вследствие некоторого раздавания гильзы при выстреле и плотного прилегания ее к стенкам патронника.

Из первых образцов патронов с металлической гильзой, принятых в иностранных армиях, необходимо отметить американские кругового воспламенения и патроны Мартини, а также английские Боксера.

Патронам кругового воспламенения, в которых ударный состав впрессовывался на дне гильзы по окружности ее около закраины, приписывали ту выгоду, что в случае осечки патроны эти не пропадали, так как стоило лишь повернуть патрон относительно оси настолько, чтобы удар пришелся в другую точку закраины. Кроме того, круговое воспламенение допускало самое простейшее устройство патрона, центральное же требовало как особых придаточных частей, так и особых операций при изготовлении. Однако, несмотря на такие выгоды, патроны кругового воспламенения не получили большого распространения. Они имели тот важный недостаток, что взрывчатый состав помешался у них в самой ослабленной части металла, который приходилось в этом месте перегибать для устройства закраины, а потому при воспламенении капсюльного состава в этих патронах происходили не только местные разрывы, но и отрывы дна гильз. Ввиду этого было отдано предпочтение патронам Мартини с центральным воспламенением, в которых в латунную цельнотянутую гильзу вставлялся железный брусок с центральным отверстием. Брусок удерживался перегибом гильзы, которая вдавливалась в его паз, а в отверстие вставлялся капсюль.

Из составных патронов необходимо отметить патроны Боксера. Они состояли из следующих частей: гильза, свернутая из латуни в два оборота; чашка из более толстой латуни; полугильза; кружок из толстой латуни, который представлял закраину патрона; воронка латунная с размешенными в ней капсюлем и наковальней.

Следующее перевооружение армий всех государств с уменьшением калибра стрелкового огнестрельного оружия произошло в 80-90-х годах XIX в. Связано оно с изобретением бездымного пороха. Бездымный порох сгорает медленнее, чем дымный. Это позволило достичь значительной начальной скорости пули при гораздо меньшей массе метательного заряда. Вместе с тем оказалось, что при полученных скоростях свинцовые пули старых типов срывались с нарезов, резко деформировались и даже плавились во время выстрела. Поэтому одновременно с введением бездымного пороха был совершен переход к пулям оболочечного типа, в которых свинцовый сердечник заключался в медную, мельхиоровую, латунную и т.п. оболочку.

Таким образом, благодаря принятию нового пироксилинового бездымного пороха, разработанного Вьелем, и перехода к малому калибру получилось значительное увеличение начальной скорости пуль с 420 м/с до 615 м/с с соответствующим увеличением меткости, настильности траектории и пробивной способности.

В XX в. произошло дальнейшее усовершенствование баллистики ручного огнестрельного оружия путем использования новой остроконечной пули веретенообразной формы, испытывающей меньшее сопротивление воздуха при полете. Калибр оружия, как и патрона, был при этом уменьшен в основном до 7-9 мм, увеличилась начальная скорость полета пули.

Введение остроконечных пуль дало следующие преимущества: возросла дальность прямого выстрела; возросла отлогость траектории; меткость увеличилась на всех дистанциях, в особенности на близких; увеличилась пробивная способность на всех дистанциях, кроме самых близких, где пуля деформируется вследствие сильных ударов; вес патрона был уменьшен; вследствие уменьшения его веса груз, носимый солдатом, снизился по сравнению с прежними патронами.

В середине 1890-х капитан Клэй из британского арсенала Дум-Дум недалеко от Калькутты, занимавшийся разработками пуль калибра.303 для винтовки Ли-Метфорда, предложил одно интересное конструктивное решение. Он предложил отпилить у пули носики, не стал делать крестообразные нарезы (они появились позже как дешевый способ изготовления экспансивных пуль в полевых условиях), в результате чего она стала полуоболочечной. Попав в тело, такая пуля деформировалась, «раскрываясь» и отдавая всю свою энергию. Пробивное действие пули при этом уменьшилось, а останавливающее — возросло. Название арсенала прижилось и стало нарицательным для экспансивных пуль.

При попадании в мягкие ткани экспансивная пуля наносила тяжелейшие ранения. По этой причине уже через несколько лет на первой Гаагской мирной конференции в 1899 г. раскрывающиеся и деформирующиеся в человеческом теле пули были запрещены для военного применения.

Для создания легкой автоматической винтовки требовался новый патрон меньшей мощности, чем винтовочно-пулеметный.

К такому выводу пришли конструкторы стрелкового оружия во время Второй мировой войны. Однако такое заключение было сделано основоположником проектирования отечественного автоматического оружия В.Г. Федоровым еще в 1913 г. Он разработал 6,5-мм патрон улучшенной баллистики и спроектировал под него автоматическую винтовку своей конструкции. Однако по причине начала Первой мировой войны в 1914 г. производство патронов Федорова налажено не было.

В 30-х годах XX в. известный немецкий конструктор Уго Шмайссер разработал первый немецкий промежуточный патрон калибра 7,75 мм с длиной гильзы 40 мм, который был реализован в 1935 г. Густавом Эншоу. Затем более удачной была попытка построения 7-мм патрона с длиной гильзы 39 мм. В 1940 г. был разработан вариант промежуточного патрона на базе штатного винтовочного патрона 7,92×57 мм, у которого укоротили гильзу до 33 мм и уменьшили пороховой заряд. Патрон получил название Kurz (короткий).

Промежуточные патроны позволили разрешить важнейшую проблему создания легкого автоматического индивидуального оружия с дальностью эффективного огня у автоматов до 500 м и ручных пулеметов — до 800 м, с массой до 4 кг у автоматов и 7 кг у ручных пулеметов, боевой скорострельностью — до 40 выстрелов в минуту одиночным огнем и до 100 — очередями из автоматов, 150 — очередями из ручных пулеметов. Применение автоматных патронов позволило обеспечить высокую кучность огня очередями и высокую надежность работы механизмов.

Также в 30-е годы прошлого века были решены вопросы по совершенствованию материалов для изготовления патронов. Было освоено производство гильз и пульных оболочек из биметалла (сталь-томпак) взамен латуни и мельхиора, что позволило экономить до 96% цветных металлов.

Разработка танков, бронемашин, броневых щитов для прикрытий и тому подобных непробиваемых обыкновенными пулями целей, получивших распространение еще со времен Первой мировой войны, вызвало появление и развитие бронебойных пуль. Одновременно стали вводиться на вооружение и другие специальные пули.

Вместо единого винтовочного патрона для стрельбы из ручного огнестрельного оружия потребовалось принять целый ряд разнообразных патронов:

• патроны с обыкновенными легкими и тяжелыми (пулеметными) пулями для поражения живых целей;
• патроны с бронебойными пулями для стрельбы по целям, имеющим броневые закрытия главным образом против танков, броневых машин, броневых щитов;
• патроны с трассирующими пулями, оставляющими при полете светящийся след, что дает возможность корректировать стрельбу;
• патроны с бронебойно-трассирующими пулями;
• патроны с пристрелочными пулями, дающими возможность наблюдать за результатами стрельбы;
• патроны с зажигательными пулями для стрельбы по аэростатам.

Необходимо упомянуть о попытке усовершенствования патронов, а именно о разработках германского конструктора Герлиха в отношении значительного увеличения начальной скорости пули.

Изобретения Герлиха были важны, когда с появлением танков и бронемашин к пулям предъявлялись повышенные требования в отношении пробивной способности. Основным достижением Герлиха явилось, кроме того, громадное увеличение начальной скорости, которых он добился в сконструированном им оружии. Скорости доходили до 1450-1475 м/с при калибре в 7 мм и весе пули в 6,5 г и в 1385-1390 м/с при весе пули в 9 г. При последних своих опытах Герлих получил скорости порядка 1500 и даже 1700 м/с, причем это было им достигнуто при помощи коренного изменения конструкции пули, а также принятия конического ствола. Пуля имеет два выступающих круговых ободка, которые по мере движения пули по коническому стволу обжимаются, и при вылете из дула пуля принимает обыкновенную форму.

Цель такой конструкции заключается в увеличении поверхности, воспринимающей давление пороховых газов, и в то же время в уменьшении поверхности, преодолевающей сопротивление воздуха; кроме того, приходится увеличивать и вес заряда с облегчением веса пули.

О современных тенденциях развития патронов к ручному стрелковому огнестрельному оружию информация будет изложена в следующих параграфах.

В настоящее время весь цикл изготовления элементов патрона (с учетом изготовления пороха и капсюля-воспламенителя), сборки и контроля патрона включает около 180-190 механических, термохимических и контрольных технологических операций, на определенном этапе сопряженных с взрывоопасными работами.

Так, в частности, гильза при минимальных габаритах должна обеспечивать вместимость необходимого заряда пороха, исключая прорыв пороховых газов и разрыв самой гильзы. При этом следует иметь в виду, что при выстреле давление пороховых газов в гильзе достигает 3600 атмосфер, а для отдельных патронов и выше. Стенки гильзы должны обладать определенной упругостью, чтобы после выстрела она легко извлекалась из патронника ствола. Эти требования, в свою очередь, определяют весьма жесткие допуски на геометрические размеры гильзы.

Требования к пуле определяются необходимостью обеспечить меткость стрельбы, прочность оболочки при прохождении канала ствола и эффективное действие у цели. Эти требования должны обеспечиваться высокой точностью изготовления при сложной геометрической форме и высокой прочностью пульной оболочки.

К современному патрону предъявляются весьма жесткие требования по обеспечению сохранности его боевых и служебных свойств при длительном (до 25-30 лет) хранении.