Полый заряд — это особенности заряжания, при котором между порохом и пулей или зарядом дроби, удерживаемым пыжом, находится пустое пространство. Из-за полого заряда происходит понижение давления пороховых газов, что вполне ясно, если представить себе, что расширяющиеся газы уже в первый момент времени после воспламенения пороха имеют большее пространство для своего распространения, чем при более плотно наполненной гильзе. Иногда вследствие какой-нибудь случайности, пуля остаётся в стволе во время выстрела. Известный факт, что для удаления из ствола засевшей пули, нельзя употреблять нормальный патрон, так как ствол при этом может быть разорван. А если для удаления пули воспламенить патрон, снаряжённый одним порохом? Скорее всего, произойдёт следующее: пусть пуля находится в 50 см в нарезной части от казённого среза, таким образом, используя порох без пыжа, получаем полый заряд со значительным зазором. Казалось бы, раз при полом заряде в патроне всего в несколько миллиметров давление газов заметно понижается, то следовательно в данном случае нет никакой опасности в повреждении оружия. Опыты показывают совершенно обратное. Самый крепкий ствол будет при этом разорван или же раздут. Для определения обстоятельств таких явлений на рубеже XIX и ХХ веков проводились специальные опыты. В чём же заключались такие эксперименты? К примеру,
в ствол с толщиной стенок в 4,5 мм, предназначенный для оболочечной пули, была «загнана» пуля с неполной оболочкой («полуоболочка») сильно уменьшенным зарядом бездымного пороха на расстояние 23 см от дульного среза. После этого произвели выстрел патроном, снаряжённым 3 г чёрного пороха, без пули и пыжа — ствол разорвался вдоль напротив того места, где находилась пуля (рис. 1).
Второй ствол с толщиной стенок в 4 мм из такого же материала, раздулся в 3х местах из-за засевших в нём пуль с неполной оболочкой, когда стреляли 2 г чёрного и 1,2 г немецкого тройсдорфского зернёного пороха. После ствол был распилен по длине, раздутия соответствуют в точности тем местам, где
находились пули (рис. 2). Рис. 3 показывает разрыв дульной части ствола, произошедший вследствие того, что оболочечная пуля застряла в стволе на последнем сантиметре его длины так, что выступала передней частью наружу, после выстрела с 3,5 г чёрного пороха. При оболочечной пуле (немецкий патрон обр. 1888 г.), застрявшей в стволе на расстоянии 7 см от дульного среза, после выстрела таким же холостым зарядом, был вырван соответствующий кусок ствола (рис. 4). После, в уже обрезанный ствол, «загнали» оболочечную пулю так, что её окончание (головка) совпал со срезом дульной части. После выстрела от ствола оказался оторван кусок длиною 37 мм (рис. 5). Пуля, вставленная на ¾ своей длины в дульную часть, была выброшена из ствола холостым выстрелом без всяких последствий, точно также и пуля, которая была вложена в ствол на 1 см. При дальнейших испытаниях, когда дно пули находилось в стволе в 5 см от дульного среза, при том же заряде ствол разорвало на 9,8 см по длине (рис. 6). Свинцовую пулю зарядом в 0,4 г чёрного пороха «загнали» в ствол до расстояния 25 см от дульного среза. Двумя граммами немецкого тройсдорфского зерненого пороха, она была «выгнана» наружу, в стволе получилось небольшое раздутие, дульце же гильзы оказалось смятым (рис. 7). Повторение этого опыта дало следующие резуль-
таты: пуля вышла из ствола, а ствол получил сильное раздутие в том месте, где помещалось донце пули, передняя часть гильзы была смята в бесформенную массу. Гильза деформировалась из-за того, что газов было недостаточно для вытяжки гильзы вперёд по форме патронника, чтобы получился «непроницаемый запор» для газов. При опыте газы смогли проникнуть в пространство между наружной поверхностью гильзы и стенками ствола и смяли гильзу в её слабой части. Вследствие смятия гильзы получалась большая поверхность, подверженная высокому давлению, из-за чего и произошла
сильная деформация (рис. 8). Пуля с неполной оболочкой, загнанная в дульную часть ствола так, что дно пули находилось в 7,2 см от дульного среза, была «выбита» 2,76 г чёрного пороха — в результате получилось раздутие ствола. Два последующих опыта дали тот же результат. Пуля с неполной оболочкой была загнана в нарезы ствола 0,6 г чёрного пороха. Случайно она прошла так далеко, что вышла из дульного среза на ¾ своей длины. После выстрела зарядом в 2,75 г чёрного пороха, она была выброшена, но дульный срез раздулся, и произошёл разрыв ствола. Во всех этих экспериментах обязательно наблюдалось раздутие или же разрыв на том месте, где находилось дно пули (рис. 9). Интересно изменение пули при этом испытании (рис. 9а). Свинцовый сердечник вследствие выстрела был немного выжат вперёд, передняя часть и диаметр задней четверти остались нормальными. Объяснение этого странного вида пули следующее: при выстреле уменьшенным до 0,6 г зарядом чёрного пороха, пуля застряла в дульном срезе. Сердечник приобрёл значительную начальную скорость и высунулся немного из оболочки. Когда после этого выстрелили зарядом
в 2,75 г чёрного пороха, то дно пули немного смялось, ствол разорвался и пуля выскочила. При этом получилось смятие её передней части, так как задняя была в первый момент задержана стволом у дульного среза. Чтобы определить причину повышенного действия газов именно в месте, где находится дно пули, то есть, почему разрыв ствола происходит именно в этом месте, сделали следующий опыт: ствол с толщиной стенок в 5,6 мм ослабили с одной стороны до толщины в 1,8 мм на расстоянии 6 см от дульного среза.
В дульную часть ствола поместили оболочечную пулю так, что её дно находилось в 15 мм от среза. Ис-
пользовался заряд чёрного пороха в 2,76 г. Результат: слабая часть ствола осталась невредимой; кусок ствола с толстыми стенками разорван (рис. 10).
Таким образом, было определено, что на разрыв влияют чисто механические причины. Сами по себе газы не могли вызывать повышение давления в одном месте для производства подобного разрыва, так как по известным физическим законам давление в некотором пространстве распределяется равномерно по всей
поверхности. Оставалось предположение о том, что отражённый, о дно пули, газ производит сильное  боковое давление. Чтобы получить объяснение наблюдаемым явлениям попробовали воспламенять заряд спереди через запальное отверстие. Ружейный ствол 16-го калибра был
герметически закупорен свинцовым цилиндром, ствол выдержал заряд в 15 г чёрного пороха, когда его воспламеняли спереди, и при этом не было заметно никаких изменений в стволе, и даже свинцовый цилиндр не подался вперёд. После выстрела с 10 г пороха, но воспламенённого сзади, кусок дульной части ствола оказался оторванным.
Отметим, что в охотничьих стволах большого калибра разрывы и раздутия стволов проявляются реже и в меньшей степени по тому, что заряд пороха имеет сравнительно больший диаметр и меньшую высоту. При том же заряде, но в большем калибре, воспламенение всего объёма пороха идёт скорее.
Исходя из вышесказанного на рубеже XIX и ХХ веков пришли к
выводам, что раздутие и разрыв ствола происходят от действия передних частиц пороха в то время, когда они ещё не превратились в газы, и представляют собой твёрдое тело. После выстрела они подобно мелкой
дроби устремлялись вперёд и, ударившись о дно пули, отскакивали в стороны, израсходовав «свою силу» на деформацию дна пули и стенок ствола. Этим хорошо объяснялись явления, описанные выше. Разрыв из-за давления запертого воздуха, как считалось до этого, полностью опровергался проведёнными опытами.
Исследователи убедились, что во всех вышеперечисленных случаях причиной повреждения ствола стали не воспламенённые зёрна пороха, при этом посчитали, что предполагаемое их механическое действие надо доказывать другими способом.
На рис. 11, 12 и 13 представлены восковые доски толщиной в 1 см. Они устанавливались в 80 см от дульного среза ствола. В них производились выстрелы патронами без пули с зарядом
чёрного пороха в 3,5 г. В ходе опыта с доской, показанной на рис. 11, порох был воспламенён спереди — на доске получились отметины в очень большом количестве, но малой глубины. С доской на рис. 12 поступили почти также, с той лишь разницей, что заряд воспламенили сзади. Пороховые зёрна прошли почти насквозь через восковую доску, в дальнейшем их извлекли из воска и воспламенили, что доказывало — они не сгорели в канале ствола.
Принимая во внимание расстояние до мишени (восковой доски) от дульного среза в 80 см, при значительно меньшем удалении, действие пороховых зёрен можно смело прировнять к действию мелкой дроби. И действительно, при стрельбе холостым патроном по картонной мишени, установленной на небольшом расстоянии от дульного среза видно по внешнему виду мишени, что действие пороховых крупинок почти не отличается от воздействия мелкой дроби.
В доску на рис. 13 стреляли тем же зарядом, что и в предыдущих опытах, но патроном с пулей. На доске не заметно отметин от зёрен пороха, из чего можно сделать вывод, что порох имел достаточно времени для полного сгорания. Вылетает ли из дула при стрельбе боевым патроном, несгоревший порох и в каком количестве, зависит от заряда, калибра и пули; эта задача сама по себе не была интересна при рассмотрении причин, которые вызывают разрыв ствола вследствие большого полого заряда.
Деформации пуль, свободно вложенных в дульную часть ствола, вследствие действия пороховых зёрен, изображены на рис. 14–24.
При поджигании пороха спереди из-за слоеобразного его сгорания передние зёрна могут оказаться не сгоревшими до конца в то время, когда задняя часть порохового заряда уже произвела некоторое метательное действие; передние зёрна будут вследствие этого отброшены вперёд. Нельзя не упомянуть также и о том обстоятельстве, что каждое от- дельное зерно, сгорая слоями и выделяя газы, тем самым отталкивается от твёрдой опоры и движется по направлению к дульному срезу.Для дальнейшего анализа были проведены следующие опыты. Остроконечная пуля была аккуратно вложена в специальный отрезок ствола без сильных ударов. Другой ствол обычной конструкции был заряжен 2,5 г чёрного пороха. Перед дульным срезом второго ствола был поставлен отрезок ствола с пулей так, что её дно оказалось непосредственно у дульного среза ствола с пороховым зарядом. Вопрос состоял в том, будет ли пуля «всажена» в передний стволик и на какое состояние? Казалось бы, условия соответствуют опытам по удалению пули, «засевшей в передней части ствола», с той только разницей, что в этом случае пуля не заключена во второй ствол. При таких условиях стоило ожидать, что пуля немного деформируется, а также будет немного «вогнана» в передний стволик. Опыт показал очень интересный результат — большая часть пули вместе с оболочкой оказалась оторвана (рис. 23 и 24). Удар пороховых зёрен, в котором и здесь предполагалась причина разрушений, был очень непродолжительным, пуля лишь немного вошла в стволик
и могла быть без труда извлечена.
Из всех этих испытаний следует, что передняя часть порохового заряда в несгоревшем виде при использовании как чёрного, так и бездымного пороха, «гонится» вперёд с некоторой скоростью. Приобретённая зёрнами сила в комплексе с ударом устремляющегося вслед потока газов, может по-
вредить достаточно крепкий ружейный ствол. Придя к таким выводам, у исследователей появился весьма закономерный вопрос: почему небольшой полый заряд понижает давление пороховых газов.
Чтобы понять это противоречие, необходимо учитывать, что: — свободное пространство при небольшом полом заряде невелико в сравнении с тем, которое имелось при произведённых опытах, из-за чего порох сгорал более интенсивно; — пуля «сидит» в гильзе не так прочно, как в нарезах. При полом заряде в патроне, пространство, в котором находится порох, невелико. Давление на передние зёрна, а также на дно пули, уже в первые моменты, достигает величины, которой достаточно для того, чтобы привести пулю в движение. При малом полом заряде отдельные пороховые зёрна не могут приобрести скорости, которая сообщила бы достаточную силу для их непосредственного движения, приводящую к разрушительным последствиям. Воспламенение происходит при этом объёме пороха сравнительно быстрее. Благодаря всем
этим обстоятельствам, лишь небольшая часть пороха может действовать подобно дроби. Уменьшению давления будет благоприятствовать также соответствующее устройство ствола, при котором пуля сначала двигается по гладкой (без нарезов) части канала, т.е. пуля до врезания в нарезы имеет возможность пройти некоторое расстояние. Таким образом, если в первый момент пуля пришла в движение, то повреждений ствола не будет, двигающаяся пуля не только смягчит удары в дно пули и стенки ствола, но настолько закроет его, что порох будет иметь достаточно времени для почти полного сгорания. Нередко случается, что исправный ствол при нормальном заряде пороха неожиданно разрывается. В большей части стволов, в которых не нашли пороков ни в металле, ни в толщине стенок, разорвался патронник, на месте пульного входа. Эти опыты определили требования к устройству этой важнейшей части ствола. Надо максимально «облегчать» пуле вход в нарезы, давая ей возможность небольшого «свободного полёта» в первый момент времени, а также делая постепенный переход в пульном входе к нарезной части. Если пуля сидит в стволе и её хотят удалить повторными выстрелами слабым зарядом, то при каждом выстреле дно пули
будет деформироваться, частички пороха, а также остатки его горения будут соединяться с оторванными частями пули, и пуля будет крепче заклиниваться. Если взять заряд посильнее, то разрыв ствола почти неизбежен. Но ещё раньше при повторении выстрелов слабым зарядом можно заметить раздутие ствола.
Замечено было также, что после выстрела зарядом всего в 0,4 г чёрного пороха при пуле, заклинившей в стволе, ствол нагрелся как будто после 10 выстрелов 3 г пороха. После пятикратного повторения выстрела зарядом в 0,4 г чёрного пороха, ствол настолько нагрелся, что его нельзя было удержать в руке. Это явление объясняется тем, что не только весь порох сгорел в ограниченном пространстве, из-за чего не последовало непосредственной отдачи тепла наружу, но и всё тепло, выделившееся при горении пороха, передалось на стенки ствола. Спустя некоторое время после выстрела давление газов в стволе было настолько велико, что затвор нельзя было открыть.
Какие важные результаты можно извлечь из проведённых
опытов?
1. Пулю, которая по какой-либо причине осталась в стволе, нельзя удалять при помощи выстрела во избежание порчи ствола. В виде исключения, можно поступить так: держа ружьё в слегка наклонённом положении дулом вниз, всыпать 2–3 г чёрного пороха, встряхнуть несколько раз оружие, не изменяя его положения, для того, чтобы порох дошёл до дна пули и
распределился равномерно по всему стволу, и выстрелить (при таком же положении ружья). Порох сгорает постепенно слоями, давление тоже постепенно повышается и в большинстве случаев удаётся удалить пулю. При этом вероятность повреждения ствола оружия остаётся.
Действие обыкновенно происходит следующим образом: пуля засела в ствол. Производятся напрасные попытки втолкнуть и вытолкнуть её шомполом; чем сильнее ствол был загрязнён, тем получался хуже. После напрасных толчков сзади, следуют толчки спереди, и тогда пуля заклинивается
окончательно. В этом случае опыт с производством выстрела неизбежно портит ствол, поэтому пулю необходимо высверливать.
2. Понижение давления газов при полом заряде нисколько не противоречит явлениям, наблюдаемым при произведённых нами опытах.
3. Для возможного предупреждения разрыва ствола необходимо, чтобы пуля в первые моменты имела возможность «свободного полёта», т.е. казённая часть ствола, на некотором расстоянии от патронника, должна оставаться без нарезов. Переход от не нарезанной части ствола к нарезанной должен происходить постепенно. Если этот переход имеет небольшую длину, то пуля врезается в нарезы с большим усилием, из-за чего получается сильное боковое давление, которое также может повредить ствол