Первые глушители, а правильно их называть устройства для подавления шума выстрела, появились еще в конце девятнадцатого века, вслед за изобретением бездымного пороха. Первый патент на устройство такого рода был выдан в 1899 году. В начале 20 века было открыто первое серийное производство глушителей.
Первыми устройства для снижения шума выстрела оценили отнюдь не спецслужбы, а охотники. Бесшумность давала возможность при промахе по зверю не спугнуть дичь, и тем увеличивались шансы на повторный выстрел. Чуть позже к ним присоединился и преступный мир. Достаточно скоро во многих странах ввели законодательные ограничения на продажу и обладание такими устройствами.
Сами по себе глушители, как инженерные устройства, весьма интересны. Прежде чем рассматривать принципы их действия, разберемся, что именно мы слышим, когда слышим звук выстрела.
1. Самая, как правило, громкая составляющая звука выстрела это взрыв порохового заряда в патроне. Это так называемая дульная волна, которая следует за пулей вместе с пороховыми газами. Температура и давление пороховых газов на выходе из ствола намного превосходят эти параметры окружающего воздуха. Мгновенно расширяясь при выходе, они и производят этот грохот. Глушитель должен погасить дульную волну: снизить давление и температуру пороховых газов перед их выходом в окружающее пространство.
2. Звук самой пули - ударная баллистическая волна, движущаяся вместе с пулей в случае, если ее скорость превышает скорость звука (330 м/с). Такой скоростью вылета пули обладают большинство современных пистолетов и практически все винтовки. Убрать эту составляющую возможно, лишь снизив скорость вылета пули до величины, меньшей скорости звука. В пистолетах это достигается уменьшением длины ствола (либо с тем же эффектом добавление отверстийдля выхода пороховых газов. В винтовках возможен лишь путь использования специальных боеприпасов с уменьшенным действием (так называемых "дозвуковых патронов")
3. Звук, издаваемый воздухом, вытесненным из ствола пулей и пороховыми газами, вырвавшимися в зазоры между пулей и стволом.
4. Механические звуки, издаваемые движущимися частями оружия - удар бойка по капсулю, лязг механизма перезаряжения и т.п. Эти звуки невозможно убрать механическими устройствами. Возможно только конструктивное изменение оружия, в частности, использования неавтоматических образцов.
В этой статье мы будем рассматривать способы борьбы с первой составляющей - дульной волной.
Самое простое устройство для глушения звука выстрела представляет собой надульную насадки на стандартное оружие, содержащую одну или несколько расширительных камер, разделенных поперечными диафрагмами. Такими были первые глушители, они и стали наиболее распространенными. Действие большинства из них основано на расширении пороховых газов до выхода в атмосферу, что ведет к уменьшению давления потока газов, а значит к снижению громкости выстрела. Пороховые газы, двигаются вслед за пулей, последовательно расширяясь и охлаждаясь в камерах глушителя, в которых постепенно теряют свою энергию. Такой глушитель одновременно играет роль пламегасителя.
Простейший надульный глушитель
1-резиновая мембрана с щелью
2-расширительная камера
3-соединительная гайка
Газы перед тем, как очутиться в атмосфере, расширяются в камере глушителя. При этом падают их давление и температура. Теоретически газы должны вытекать из корпуса глушителя исключительно после пули, однако в реальности это происходит раньше, когда давление снизилось еще недостаточно. Это снижает эффективность работы глушителя.
Считается, что с увеличением количества камер повышается и эффективность глушения. Однако часть пороховых газов всегда опережают пулю и так как диаметр отверстий в поперечных перегородках больше диаметра пули, часть газов истекает из глушителя со сверхзвуковой скоростью, что несколько снижает эффективность данных устройств. Такие глушители расположены вокруг ствола или крепятся к его дульной части.
Двухкамерный эксцентрический глушитель
1-камера
2-перегородка
Многокамерный глушитель
1-камера 2-перегородка
Эффективность глушителя повышается если камеры разделяются сплошными перегородками из пробки, кожи, пластика, резины или даже плотного картона, тоже с отверстиями, соосными стволу. Чтобы газы не успели обогнать пулю, эти отверстия могут прикрываться глухими мембранами (пробками). Но на их пробивание уйдет дополнительная энергия - в результате скорость пули снизится и ухудшится кучность огня. Мембраны быстро изнашиваются (многие, фактически, одноразовые), поэтому оружие с таким глушителем применяется лишь для огня одиночными выстрелами.
Энергия истекающих газов может быть уменьшена за счет их расширения, завихрения, перетекания из камеры в камеру, сталкивания со встречными потоками, а также с помощью различных теплопоглотителей. Эти принципы и используют следующие образцы.
Глушитель с рефлектором-отражателем
1-параболический рефлектор
2-корпус
3-гайка
4-ствол
Глушитель с отклонением потока
1-внутренняя втулка с отверстиями
2-отклоняющие конуса
3-алюминиевая стружка-поглотитель
4-средняя втулка с перфорацией
5-наружная труба с щелевыми отверстиями
Глушитель с завихрением потока
1-корпус
2-завихряющие перегородки
Глушитель с разбиением потока
1-внутренняя втулка с перфорацией
2-винтовая спираль разбиения потока
Прямые перегородки расширительных камер часто заменяют изогнутыми и воронкообразными, отклоняющими пороховые газы к периферийной части глушителя, что препятствует их обгону пули. Этот же эффект достигается применением винтообразной перегородки, проходящей по всей длине глушителя.
1-внутренняя труба
2-прямоугольное окно
3-сварной шов
4-листовой материал
5-передняя камера
6-канал для прохода пули
В современных образцах расширительные камеры обычно частично заполняют теплопоглощающим материалом: например абсорбирующей мелкой алюминиевой сеткой-наполнителем или даже просто стружкой, медной проволокой. Такие наполнители отнимают дополнительную часть тепла от пороховых газов, улучшая показатели устройства. Однако их сложно очищать от порохового нагара, поэтому приходится периодически менять. Заметно влияет на эффективность глушения даже материал перегородок: простая замена стальных на алюминиевые, более теплопроводные, дает заметный эффект снижения звука выстрела. Но при продолжительной стрельбе, по мере повышения давления в расширительных камерах и нагрева охлаждающих элементов и всей конструкции, эффективность устройства резко падает, и после десятка-другого выстрелов, произведенных подряд, “бесшумное” оружие превращается в самое обычное шумное. Поэтому рекомендуется вести огонь одиночными выстрелами и с большими паузами, чтобы дать остыть всей конструкции.
Многокамерный глушитель с теплопоглощаемым наполнителем
1-гайка
2-проволочная сетка
3-межкамерные перегородки
4-распорные втулки
5-отверстия в стволе
Эффективность глушителя повышают путем сложных и скрупулезных расчетов его внутренней газодинамики, когда за счет использования фигурных перегородок сложного профиля в его корпусе создается поворот потока газа, противопотоки и турбулентные завихрения. Частицы газа, соударяясь, быстро теряют при этом свою энергию.
Глушитель с предварительным отводом пороховых газов из канала ствола
1-отверстие в стволе с обратным каналом
2-передняя многокамерная часть глушителя
3-расширительная задняя камера
В глушителе с обтюрацией межкамерные перегородки изготовляются из упругого материала и имеют щели для пропуска пули. В этой конструкции газы не опережают пулю, а замедленно истекают вслед за ней из расширительных камер. Но недостатком подобных конструкций является быстрый выход из строя межкамерных перегородок.
Глушитель с обтюрацией
1-распорная втулка
2-резиновый (эбонитовый) обтюратор
3-расширительная камера
Есть способ заглушить один-единственный выстрел. Он был продемонстрирован нам в фильме "Брат". Киллер надевает на пистолет обычную пустую пластиковую бутылку, которая служит простейшим одноразовым однокамерным глушителем расширительного типа. Пуля свободно пробивает ее, но пороховые газы, предварительно расширившись в объеме бутылки, несколько снижают свою энергию и, соответственно, громкость выстрела.
Лучшие конструкции глушителей на сегодня обеспечивают снижение звука выстрела более чем 500 раз. Серьезным недостатком остается низкая надежность (особенно при использовании эластичных мембран или шайб), поэтому глушители остаются специальным средством и бесшумное оружие пока не может становится массовым для вооруженных сил.
30 августа 2017В процессе езды коленчатый вал двигателя авто совершает от 1,5 до 5–7 тыс. оборотов в минуту. Соответственно, в цилиндрах происходит 25–120 вспышек и микровзрывов топлива ежесекундно. В результате выделяется толкающая поршни энергия, отработанные газы и мощные звуковые волны. Чтобы убрать громкий рокот и шум из выхлопной трубы, доставляющий неудобства водителю и окружающим, было изобретено звукопоглощающее устройство – глушитель. Поскольку он служит не вечно, автолюбителям полезно будет знать, как устроенданный элемент и можно ли его отремонтировать в случае неисправности.
Где находится элемент и как он выглядит?
Главный источник шума – камеры сгорания работающего двигателя. Образующиеся там звуковые волны не могут проникать сквозь сплошные металлические стенки и стремятся выйти наружу по пути наименьшего сопротивления – через трубу выпускного тракта вместе с отработанными газами. Там и установлен глушитель в виде металлического бочонка круглой либо овальной формы.
Схема работы выхлопной системы автомобиля выглядит так:
- Первой за выпускным коллектором установлена виброизоляционная гофра. Ее задача – сгладить колебания, передающиеся трубе от мотора.
- Пройдя гофру, дым и звуковые волны попадают в каталитический нейтрализатор. Его задача – дожечь остатки горючих газов, чтобы не выбрасывать в атмосферу. Внутри детали расположены мелкие керамические соты, которые частично поглощают и рассеивают звук.
- После нейтрализатора выхлоп проходит в бачок резонатора. Это первая ступень подавления шума.
- Последним в цепочке стоит глушитель, окончательно гасящий звуковые колебания.
По сути, резонатор – это тоже глушитель, его строение и принцип действия вы узнаете из следующего раздела.
Бачок резонатора всегда стоит вдоль оси машины, а глушитель может устанавливаться поперек (в задней части авто). Встречаются варианты, когда оба элемента совмещены в едином корпусе с целью экономии места. На автомобилях с V-образными двигателями большой мощности устанавливается распределенная система выхлопа на 2 трубы. Соответственно, количество всех деталей удваивается.
Конструкция и принцип действия
Существует 4 способа погасить мощные звуковые импульсы, реализуемые на различных транспортных средствах:
- ограничение шума;
- отражение;
- резонансное подавление шумов;
- поглощение.
Ограничивающее устройство – простейший вариант глушителя, применяющийся на некоторых моделях тракторов. Элемент представляет собой сужающуюся трубу, помещенную внутрь металлического бачка. Недостатки изделия очевидны – шум подавляется частично, а мощность двигателя заметно снижается.
Зеркальные элементы ставятся на мотоциклы и скутеры. Принцип работы глушителя следующий: газы из выхлопного колена попадают в отражающую банку, меняют направление движения и выбрасываются наружу. За счет отражения звуковые колебания гасятся и уровень шума снижается. Деталь успешно функционирует с двухтактными моторами, но для автомобиля ее эффективности недостаточно.
Третий способ реализован в автомобильных резонаторах. Внутри стального бачка стоит несколько перегородок, а между ними устроены резонансные камеры, соединенные стальными трубками. Сглаживание шумовых импульсов достигается за счет двух факторов:
- Газы и звуковые волны несколько раз меняют направление движения, отражаясь от перегородок.
- Размеры камер и патрубков рассчитаны таким образом, чтобы частота колебаний звука совпадала. Тогда волны гасятся благодаря возникающему резонансу.
Необходимо понимать, что конструкция резонатора не является универсальной для всех машин. Автомобили комплектуются двигателями различной мощности, издающими шумы разной амплитуды и частоты. Звукопоглотитель разрабатывается отдельно под каждую марку и модель автомобиля.
Устройство глушителя автомобиля в разрезе, действующего по принципу поглощения шумов, изображено на схеме.
Как и в резонаторе, здесь устанавливаются перегородки и перемычки в виде трубок. Только в последних выполнено множество отверстий различного диаметра (перфорация), а по бокам уложен негорючий поглощающий материал. Как правило, для данных целей используется базальтовая либо каолиновая вата, спокойно выдерживающая температуру газов 600–700 °С.
Звуковые волны, проходя через соседние патрубки с отверстиями, частично рассеиваются и гасятся за счет наложения друг на друга. Вторая часть колебаний поглощается наполнителем, а третья сглаживается благодаря перегородкам и изменению направления потока.
О прямоточной системе
Любой автомобильный глушитель снижает мощность двигателя, создавая значительное сопротивление на пути потока дымовых газов. Такую цену приходится платить за комфорт и практически беззвучный выхлоп. Но для автомобилистов, занимающихся тюнингом своих «железных коней», существует альтернативный вариант – звукопоглотитель прямоточного типа.
Задача данного элемента – снизить потери мощности, продолжая поглощать звуковые колебания от работы двигателя. Прямоток является компромиссным решением, поскольку в угоду мощности он гасит шум не столь эффективно, как штатные элементы авто. Из чего состоит такой глушитель:
- металлический корпус, оснащенный двумя патрубками;
- внутри находится перфорированная прямая труба, соединяющая входное и выходное отверстие;
- между корпусом и трубой заложен звукопоглощающий материал – каолиновая или базальтовая вата.
Звуки, идущие по прямой трубе с отверстиями, частично поглощаются волокном, но другая часть беспрепятственно проходит наружу, ведь перегородки и резонансные камеры отсутствуют. Поэтому автомобили, оборудованные прямотоком, издают рокочущий звук, особенно при нажатии на педаль акселератора.
Высший уровень тюнинга – комбинированная система выхлопа с заслонкой, управляемой из салона автомобиля. С ее помощью поток газов можно переключать между двумя ветками: на первой стоит обычный эффективный глушитель, а на второй – прямоток. Это позволяет использовать мощь мотора только при необходимости, а в обычных условиях ездить по городу без лишнего «рева» из выхлопной трубы.
Характерные неисправности
Существует одна причина, по которой глушитель автомобиля выходит из строя – длительное воздействие отработанных газов, обладающих высокой температурой. Рано или поздно металлический корпус элемента прогорает, что сопровождается рокотом под днищем автомобиля (оттуда, где расположена неисправная деталь).
Срок службы глушителя сильно зависит от материала, из которого он изготовлен:
- обычный «черный» металл со специальным покрытием;
- нержавеющая сталь.
Более дешевый вариант, сделанный из «черного» металлопроката, способен прогореть через 20–30 тыс. км пробега, в то время как нержавеющий корпус отработает 100 тыс. км и больше. Другое дело, что в течение длительного срока могут выгореть внутренности глушителя и уровень шума заметно повысится.
Неисправности устраняются двумя способами: замена глушителя и ремонт с помощью сварки. В любом случае вам придется посетить автосервис, где после диагностики мастера помогут принять верное решение. Если отверстие свища небольшое, то опытный специалист заварит его прямо на машине. Второй вариант – наложить заплатку из металла, для чего глушитель потребуется снять. Элемент с выгоревшими внутренностями ремонту не подлежит, только замене.
Изобретения автомобиля дало человечеству не только массу преимуществ, но и некоторые издержки. Например, громкий рёв двигателя - он тяжело воспринимался не только водителем автомобиля, но и людьми, которые находились поблизости. Необходимость как-то решить эту проблему привела к изобретению глушителя. Эта деталь автомобиля отвечает за то, чтобы максимально приглушить работу двигателя, а также уменьшить температуру и токсичность продуктов сгорания топлива.
С момента изобретения устройство глушителя становилось всё более совершенным. На сегодняшний день он представляет собой серьёзный механизм, работающий по довольно сложной схеме. Современные законодательные нормы предусматривают очень жёсткий контроль над уровнем шума, который издаёт автомобильный двигатель, а также над степенью токсичности выхлопных продуктов сгорания топлива.
Конструкция глушителя автомобиля приблизительно одинаково выглядит у большинства автомобильных моделей. В её состав входят следующие элементы:
- Коллектор.
- Нейтрализатор.
- Передний глушитель.
- Задний глушитель.
На нижеприведённом рисунке показано, как выглядит автомобильный глушитель.
Коллектор отвечает за выведение продуктов сгорания топлива - он подключён напрямую к двигателю. Поскольку он несёт на себе очень большие нагрузки и поддаётся воздействию крайне высоких температур, к материалам для его изготовления выдвигаются очень серьёзные требования. Для изготовления коллекторов используют высококачественные сплавы из чёрных металлов.
Так как современные экологические нормы ужесточаются с каждым годом, конструкция автомобиля предусматривает наличие узлов, отвечающих за максимальное снижение токсичности выхлопных газов. Эту задачу решает нейтрализатор или, как его ещё называют, конвертер. По сути, это отсек, где осуществляется очищение смеси газов. Его составляют несколько секций, а корпус выполнен из керамических материалов либо из металла. Структура в виде специальных ячеек даёт возможность добиться максимального контакта газов с катализатором.
Сама поверхность контакта у нейтрализатора обрабатывается палладием и платиной. Вступая с ними в соприкосновение, основная часть токсичных веществ нейтрализуется. Для того чтобы реакции происходили быстрее, катализатор располагают поближе к двигателю - высокая температура ускоряет нейтрализацию.
Остальные два элемента отвечают за подавление шума двигателя и очисткой не занимаются. Передний носит название резонатора. Он составлен из множества решёток и отверстий - по ним движутся продукты сгорания топлива, теряя шумы и вибрацию. Для шумоизоляции используются специальные материалы с высокой степенью звукопоглощения.
Различают следующие разновидности глушителей:
- активный;
- реактивный.
Активный состоит из шумоподавляющего вещества - его устройство достаточно простое. Его недостатком является высокая степень загрязнения по прошествии некоторого времени.
Задний является практически основным, он осуществляет конечное подавление шума двигателя и отводит продукты сгорания топлива. Его конструкция состоит из отсеков с содержимым из специальных наполнителей.
Современные авто, как правило, используют комбинации нескольких средств шумоподавления: пористых стенок, решёток, каналов, перегородок. Таким образом, удаётся добиться показателей, разрешенных современными экологическими и санитарными нормами.
Прямоточный глушитель: особенности и конструкция
Для повышения мощности автомобиля некоторые водители используют прямоточный вариант. Его преимуществом является то, что для повышения мощности машины он может использовать энергию выхлопных газов. Обычный глушитель на такое не способен.
Принцип работы заключается в том, что сопротивление при выхлопе продуктов сгорания топлива меньше чем обычно. Поэтому мощность двигателя, которая для этого расходуется, также имеет меньшее значение, а разница уходит на увеличение мощности движения авто.
Конструкция прямоточного агрегата - это прямая труба с сетчатой поверхностью, помещенная во внешний кожух. Она имеет меньше элементов для снижения шума и вибраций. Продукты сгорания идут без сопротивления по прямой, а сетчатая поверхность даёт им возможность свободно расширяться. Шум поглощается внешним кожухом - он обработан специальным звукоизолирующим веществом. Вследствие этого не происходит резонанса газов, и мы не слышим характерного рёва мотора. Для того чтобы улучшить характеристики такого устройства, можно использовать несколько отдельных внешних сегментов.
Основные причины выхода из строя глушителя
Есть несколько основных причин, вследствие которых глушитель может выходить из строя, а именно:
Эти две причины выхода из строя являются наиболее «популярными», они встречаются чаще всего.
Ещё на заре появления первых автомобилей в конце 19-го начале 20-го вв., глушитель стал тем средством, которое позволило популяризовать их среди городского населения. Рев мотора и в наше время остается существенной проблемой, когда дело касается транспортных средств. В наше время используются новые методы подавления шума, которые в целом достаточно эффективны. С течением времени устройство глушителя постоянно совершенствовалось.
Современный автомобильный глушитель - это агрегат, предназначенный для снижения уровня шума, а также температуры и токсичности выхлопных газов.
У любого автомобиля подобные параметры должны соответствовать установленным стандартам. Сложность заключается в том, что для выполнения поставленных задач необходимы достаточно сложные системы. Поэтому устройство глушителя включает несколько основных элементов. Каждый из них выполняет определенную функцию.
Основные элементы системы
Конструкция глушителя включает несколько элементов. Фактически она будет, примерно, одинаковой для каждой модели автомобиля.
- Коллектор;
- Нейтрализатор;
- Передний глушитель;
- Задний глушитель.
Коллектор подключается непосредственно к самому двигателю, выполняя задачу по выводу газов. Нагрузка в данном случае очень высокая и касается это как механического, так и температурного воздействия (вплоть до 1000 градусов). Особые требования предъявляются к материалу, из которого изготавливается эта часть глушителя автомобиля. Для этого применяются лучшие сплавы чугуна и стали.
Согласно международным стандартам производители должны позаботиться о снижении вредоносного воздействия. И эта задача возлагается на каталитический нейтрализатор или конвертер. Он представляет собой особую камеру, где происходит фактическая очистка газовой смеси.
Сейчас производители нередко изготавливают катализаторы, способные проводить очистку в широком диапазоне вредных веществ. Для этого камеру каталитического нейтрализатора делают многосекционной. Корпус изготавливается из металла или керамики. При этом он имеет ячеистую структуру, благодаря которой увеличивается площадь контакта газов непосредственно с каталитическим слоем.
Какие материалы применяются для каталитических реакций
Непосредственно рабочая зона нейтрализатора глушителя автомобиля покрывается платиной и палладием. При контакте с ними большая часть вредных токсинов в выхлопных газах нейтрализуется. Сам катализатор производители располагают ближе к мотору, так как высокая температура способствует ускорению реакций.
Конечно, до сих пор не существует универсального глушителя, способного нейтрализовать абсолютно все токсины и вредные вещества, но производители все равно постоянно совершенствуют технологии.
Передние и задние глушители
Последние две части - это непосредственно сами глушители автомобиля в том понимании, к которому мы все привыкли. Выделяют передний и задний глушители. Как раз они предназначаются уже непосредственно для снижения уровня шума, и они ничего не очищают.
Передний глушитель обычно называют резонатором. Газы, проходя по предыдущим частям с высокой скоростью, создают довольно много шума. Различные решетки и многочисленные отверстия, во-первых, снижают скорость продвижения газов, а вместе с этим и вибрацию.
Для поглощения звуковых эффектов применяются специальные материалы. Подобным образом, удается убрать эффект резонанса. Именно здесь происходит основная работа по снижению уровня шума автомобиля.
Выделяют два основных вида:
- Активные;
- Реактивные.
Активные глушители сделаны из звукопоглощающего материала и отличаются относительно простой конструкцией. Единственная проблема - со временем он сильно загрязняется. В реактивных применяются комбинации из расширительных и резонаторных камер.
Последняя часть - это фактически основной глушитель транспортного средства. Функция заднего глушителя заключается в окончательном поглощении шума и отвода выхлопных газов. Его внутренняя структура неоднородна и состоит из серии небольших камер со специальными наполнителями.
Необходимо отметить, что в более новых машинах, как правило, совмещается несколько технологий сразу. Пористая структура, система перегородок и различные воздуховоды позволяют окончательно избавиться от шума и снизить температуру до безопасной.
Схема прямоточного глушителя
Те автомобилисты, которые стремятся всяческими способами повысить мощность своего транспортного средства, устанавливают специальные прямоточные глушители. Особенность устройства прямоточного глушителя заключается в том, что он способен использовать энергию выходящих газов для увеличения мощности автомобиля. Со штатным глушителем такое невозможно.
Суть заключается в том, что выхлопные газы выходит из выпускного коллектора с меньшим сопротивлением. Благодаря этому двигатель тратить чуть меньше энергии, так как ему нужно тратить меньше энергии на преодоление давления. И именно эту разницу удается преобразовать в полезную мощность движения.
Устройство прямоточного глушителя включает прямую трубу с перфорированной поверхностью, фактически заключенную во внешний кожух. Внутри содержится меньше разделителей и различных камер. Таким образом, отработанные газы проходят по прямой без особого сопротивления, но за счет перфорированной поверхности они свободно расширяются, так что особых проблем с выходом не возникает.
Шумопоглощение обеспечивается за счет специального внешнего кожуха с нанесенным поглощающим составом. Благодаря нему газы внутри не резонируют, и звук двигателя находится в пределах допустимых пределов. Для улучшения эффекта могут применяться несколько отдельных внешних сегментов.
Нередко различные системы глушителя разрабатываются непосредственно под конкретные модели автомобилей с учетом его особенностей и рабочих характеристик.
Дата публикации 29.11.2013 20:26
Оружейный глушитель (ПБС - прибор (приспособление) бесшумной стрельбы или ПББС - прибор бесшумной и беспламенной стрельбы) - это механическое устройство, значительно снижающее звук выстрела из стрелкового оружия. Кроме того, такое устройство скрывает пламя пороховых газов, исходящих из канала ствола, что предотвращает демаскировку стрелка.
Оружие, снабженное эффективным глушителем, называют бесшумным: во всем мире оно считается таковым только в том случае, если громкость звука выстрела не превышает громкость звука выстрела из пневматического оружия.
Источниками звука при выстреле являются:
Хлопок, вызываемый мгновенным расширением пороховых газов после выхода из ствола (они движутся со сверхзвуковой скоростью около 555 м/с);
- ударная волна, создаваемая пулей (если ее скорость выше скорости звука);
- лязг подвижных частей оружия (курка по ударнику, ударника по капсюлю, затвора о ствол и затыльник).
На сегодняшний день, известны три основных действенных способа снижения уровня звука при выстреле :
Способ 1
. Ограничение скорости истечения пороховых газов из канала ствола.
Способ 2
. Ограничение скорости пули до дозвуковой (не более 330 м/с).
Способ 3
. Блокировка пороховых газов внутри гильзы патрона.
Рассмотрим эти способы более подробно.
Ограничение скорости истечения пороховых газов из канала ствола
Решается с помощью глушителя. По большому счету, современные глушители делятся на два типа:
1. Тактический глушитель - это отъемный глушитель, накручивающийся на дульную часть ствола оружия по специальной резьбе. Обычно такой глушитель представляет собой пустотелый цилиндр из металла, реже - пластика, который содержит внутри себя камеры для отвода пороховых газов.
2. Интегрированный глушитель - это специальный прибор бесшумно-беспламенной стрельбы, являющийся неотъемлемой частью специального стрелкового оружия. Без него применение такого оружия невозможно, так как камеры для отвода пороховых газов находятся непосредственно в канале ствола. Ярким представителем такого оружия является знаменитая винтовка снайперская специальная ВСС "Винторез" .
Первый простейший тактический оружейный глушитель был запатентован еще в конце XIX столетия швейцарцем Кристофом Эппли, а первые полнофункциональные глушители в 1902 году стал производить американский инженер-изобретатель Хайрам Перси Максим, сын создателя знаменитого одноименного пулемета "Максим" Хайрама Стивенса Максима.
Не смотря на то, что такие устройства полностью не решали полностью проблему гашения звука, а также ликвидации пламени и дыма, уже в начале XX века они получили достаточно широкое распространение. Позже были разработаны более эффективные глушители. В них скорость выходящих из ствола пороховых газов ограничивали не только за счет их расширения, но и путем завихрения, перетекания из камеры в камеру, сталкивания встречных потоков, прохождения через теплогасители и "отсечения".
Простейший глушитель представляет собой расширительную камеру цилиндрической формы (2), прикрепленную к дульной части ствола с помощью соединительной гайки (3) и закрытую спереди резиновой мембраной с щелью (1).
По своему объему, расширительная камера значительно больше, чем канал ствола, поэтому газы, расширяясь в ней, теряют скорость и вытекают из нее после вылета пули. Но некоторая часть газов опережает движение пули в стволе и успевает выйти через щель мембраны еще до вылета пули, когда давление снизилось недостаточно (оно должно быть не менее двух атмосфер - лишь в этом случае достигается эффект глушения).
Кроме того, резиновая мембрана быстро изнашивается. Поэтому обычно ее заменяют сплошной резиновой или каучуковой пробкой. В этом случае практически полностью исключается истечение части пороховых газов, опережающее вылет пули.
Значительный недостаток пробок состоит в том, что они выдерживают не более 100 выстрелов и поэтому их необходимо периодически заменять.
Глушитель с обтюрацией . В глушителе данного типа в качестве основного "рабочего" элемента применяются две резиновые или эбонитовые пробки-обтюраторы (2) расположенные в задней и передней части расширительной камеры (3). Между обтюраторами находится распорная втулка (1). Глушители такого типа использовались во время Второй мировой войны для снайперского оружия.
Многокамерные глушители . Реализуют ту же идею, что и однокамерные. По мере продвижения пули из камеры в камеру, объем пороховых газов постепенно увеличивается, а давление снижается. Чем больше общий объем таких камер, тем выше эффект глушения.
Однако часть пороховых газов всегда опережает пулю, поскольку диаметр отверстий между камерами несколько больше диаметра самой пули. Поэтому реально многокамерные глушители снижают уровень звука выстрела приблизительно на том же уровне, что и однокамерные. Их несомненное преимущество в том, что не требуется менять пробки, следовательно, они долговечнее.
Многокамерный оружейный глушитель. 1-камера; 2-перегородка
Существуют глушители с теплопоглощающим наполнителем , в которых для снижения энергии пороховых газов применяют специальные поглотители (медную или латунную проволоку, алюминиевую стружку). Их недостаток в том, что эти поглотители приходится периодически менять.
Многокамерный глушитель с теплопоглощаемым наполнителем. 1-гайка; 2-проволочная сетка; 3-межкамерные перегородки; 4-распорные втулки; 5-отверстия в стволе
Глушитель с отклонением потока
1-внутренняя втулка с отверстиями; 2-отклоняющие конусы; 3-алюминиевая стружка-наполнитель; 4-средняя втулка с перфорацией; 5-наружная труба с щелевыми отверстиями
Ниже представлены некоторые другие типы глушителей, принцип действия которых не нуждается в подробных пояснениях.
1-камера; 2-перегородка
Глушитель с разбиением потока
1-внутренняя втулка с перфорацией; 2-винтовая спираль разбиения потока
Глушитель с завихрением потока
1-корпус; 2-завихряющие перегородки
Глушитель с предварительным отводом пороховых газов из канала ствола
1-отверстие в стволе с обратным каналом; 2-передняя многокамерная часть глушителя; 3-расширительная задняя камера
Еще один тип глушителя - интегрированный глушитель , являющийся составной частью бесшумного оружия специального назначения. В качестве примера, рассмотрим интегрированный глушитель 9-мм снайперской винтовки ВСС "Винторез" .
Интегрированный глушитель винтовки снайперской специальной ВСС "Винторез"
Данный глушитель включает в себя корпус и сепаратор.
Корпус глушителя состоит из расширительной камеры предварительного сброса газов и камеры надульного глушителя. В передней части корпуса установлен сепаратор.
На корпусе глушителя крепятся колодка прицела с прицельной планкой, основание мушки с мушкой, защелка сепаратора с пружиной.
Сепаратор представляет собой штампо-сварную конструкцию, состоящую из втулки, вставки, шайбы и обоймы. Цилиндрическая поверхность шайбы и втулки служит для обеспечения соосности сепаратора и корпуса, коническая поверхность втулки - для установки сепаратора на пружину сепаратора, расположенную на дульной части ствола.
Сепаратор глушителя ВСС "Винторез"
После выстрела, при прохождении пулей передней, перфорированной части ствола, часть пороховых газов устремляется через боковые отверстия в стволе в расширительную камеру глушителя. При этом давление газов в канале ствола и их скорость после вылета пули снижаются.
Струя пороховых газов, истекающая из дульной части ствола, попадает на сепаратор, который "расчленяет" ее на многочисленные разнонаправленные потоки, интенсивно снижая их скорость и температуру, в результате чего газы, истекающие из глушителя, имеют дозвуковую скорость и незначительную температуру, то есть не создают хлопка и дульного пламени, а выстрел становится практически бесшумным (его значение не превышает 130 дБ).
Ограничение скорости пули до дозвуковой (не более 330 м/с)
Ограничить скорость пули до дозвуковой легче всего в пистолетах, так как у них ее начальная скорость обычно меньше скорости звука, а эффективная дальность стрельбы обычно не превышает 25 метров.
В пистолетах-пулеметах это сделать сложнее, так как начальная скорость пули составляет 390-400 м/с, а эффективная дальность стрельбы достигает 50-80 метров.
Здесь эту скорость снижают одним из следующих способов:
Установкой более короткого ствола;
- путем высверливания в стволе радиальных отверстий для истечения пороховых газов;
- использованием патронов с меньшей массой порохового заряда.
Но в последнем случае из-за уменьшения импульса отдачи не обеспечивается надежность работы автоматики оружия. Чтобы устранить данный недостаток, приходится создавать пистолеты-пулеметы с уменьшенной массой подвижных частей и усилием возвратной пружины.
В винтовках (эффективная дальность стрельбы не меньше 200 метров) дозвуковой начальной скорости пули можно достичь только путем применения специальных патронов. Однако при этом возникает ряд проблем.
Так, снижение скорости пули патрона 5,56 NATO с 940 до 310 м/с резко уменьшает эффективную дальность стрельбы. Частично это компенсировали увеличением массы пули. В указанном патроне она увеличена с 3,56 до 5,3 грамм, что привело к возрастанию ее поперечной нагрузки (отношение массы пули к площади поперечного сечения), снижению потери скорости на траектории и, следовательно, к увеличению эффективной дальности стрельбы. Вот почему во всех без исключения винтовочных патронах, предназначенных для бесшумной стрельбы, масса пули больше, чем у штатной.
При уменьшении начальной скорости пули снижается также ее устойчивость на траектории которая, говоря в общем, обеспечивается за счет гироскопического эффекта от вращения пули вокруг своей оси, необходимая скорость которого достигается увеличением крутизны нарезов.
В патронах для бесшумной стрельбы пули по своим аэродинамическим параметрам отличаются от штатных. Поэтому нарезка стволов штатных винтовок может оказаться неприемлемой для стрельбы специальными патронами. В каждом конкретном случае эту проблему решают отдельно.
Уменьшение количества пороха в штатной гильзе не обеспечивает стабильной начальной скорости пули и вызывает осечки при стрельбе в тех случаях, когда оружие наклонено вниз (порох пересыпается тогда к пуле и его может не оказаться возле капсюля). Чтобы избежать такого явления, необходимо сокращать свободный объем гильзы или применять порох с меньшей плотностью.
Поэтому современной тенденцией является одновременная разработка патрона, оружия под него и глушителя. Только такой комплексный подход позволяет добиться значительного успеха. Повторюсь, что один из подходов к комплексному решению проблемы предполагает, что только патрон с дозвуковой скоростью пули позволяет радикально уменьшить звук выстрела, так как при выстреле со сверхзвуковой скоростью полёта пули даже при идеальном глушении звука выстрела остаётся звук, образуемый ударной волной.
Блокировка пороховых газов внутри гильзы патрона
Рассмотрим его на примере патрона к американскому бесшумному гладкоствольному револьверу калибра 11,2 мм. Револьвер 6-и зарядный, его масса 900 грамм.
Патрон состоит из гильзы, изготовленной из легированной стали (диаметр 13,3 мм, длина 47,6 мм) с капсюлем ударного действия, метательного заряда пороха, поршня, поддона-контейнера с 15 дробинками. При ударе бойка по капсюлю патрона метательный заряд воспламеняется и под воздействием расширяющихся пороховых газов поршень выталкивает поддон-контейнер с дробовым зарядом из гильзы и ствола револьвера. При вылете из ствола контейнер разрушается, сообщая дробинкам начальную скорость 228 м/сек.
Бесшумность выстрела обеспечивает поршень, выталкивающий поддон-контейнер. Подходя к передней части гильзы он врезается в резьбу, теряет свою энергию и останавливается, надежно блокируя пороховые и капсюльные газы. В результате сила звука и пламени резко уменьшаются. Звук лишь немного громче, чем от удара курка по бойку револьвера при холостом спуске. Разумеется, контейнер с дробинками можно заменить пулей.
Недостаток подобных боеприпасов том, что они опасны как до выстрела (поскольку представляют собой миниатюрные заряженные стволы), так и после него (ибо превращаются тогда в миниатюрные гранаты). С первой опасностью справляются посредством укладки таких патронов в особо прочные стальные коробки; со второй - путем подрыва использованных патронов.
Теперь, рассмотрим образец известнейшего бесшумного оружия, реализующего указанные способы.
Немецкий 9-мм пистолет-пулемет MP5SD производства Heckler & Koch. Это бесшумный вариант широко известного во всем мире укороченного MP5K, состоящего на вооружении полиции, пограничников и спецподразделений не только Германии, но и многих других стран.
В отличие от базовой модели, MP5SD имеет более короткий ствол с 30-ю радиальными отверстиями в нем для истечения газов и двухкамерный глушитель. Короткий ствол и часть отверстий способствуют снижению начальной скорости пули. Затем она попадает в глушитель. В первую (заднюю) камеру открыта другая часть отверстий, в ней происходит расширение объема газов. Вторая (передняя) камера (5) начинается от дульного среза ствола, в ней имеется диффузор, предназначенный для завихрения и расширения газов.
Устроен диффузор следующим образом: внутренняя труба глушителя (1) выполнена в виде прямоугольного объема с квадратным поперечным сечением. В каждой его стенке на всю ширину выштампованы два прямоугольных окна (2). Выштампованный листовой металл (4) попарно отогнут внутрь, причем соприкасается с тем, который отогнут из окна с противоположной стороны. Эти плоскости соединены со стенками сварным швом (3). Образованные таким образом двугранные углы своими ребрами обращены в сторону, противоположную направлению стрельбы. По оси канала объема во всех двугранных углах просверлены отверстия (6) для прохода пули.
Во время стрельбы в диффузоре возникают сильные завихрения пороховых газов, их скорость снижается, в результате чего уровень звука "на выходе" очень сильно падает. Звуковая волна от пули тоже отсутствует, так как ее начальная скорость составляет всего 285 м/сек (по сравнению с 375 м/сек в MP5K). Отсутствие в глушителе резиновых пробок и энергопоглащающих материалов делает срок его службы практически неограниченным.