utki.jpg
reddeer.jpg

Манжета поршня пневматической винтовки

Манжета поршня не только контролирует фазу, в которой функционирует винтовка, но также и стабильность от выстрела к выстрелу. Ранее то, что мы сейчас называем манжетой поршня, называлось просто шайбой поршня. Это было вполне логично, когда это действительно был просто диск из кожи. Однако со временем эта деталь приобрела форму колпачка, где кожаный диск заполнял пространство внутри колпачка, а сейчас это достаточно сложная деталь, обычно изготавливаемая из полиуретана.

Когда мы только начинали наши исследования пружинно-поршневого оружия, мы предположили, что манжета поршня должна обеспечивать герметичное уплотнение между поршнем и стенками цилиндра, притом с минимальным трением. Нам пришлось проделать долгий путь, прежде чем мы смогли получить то, что мы считали идеальной манжетой поршня, т.е. не пропускающей воздух и в то же время практически не оказывающей трения при передвижении внутри цилиндра. Возможно, наилучший вариант из многочисленных экспериментов показан на рис. 1). Он изготовлен из четырёх пластиковых колец, каждое из которых может легко сжиматься и разжиматься, обеспечивая идеальное уплотнение между поршнем и стенками цилиндра.


Мы проверяли качество уплотнения между манжетой поршня и цилиндром с помощью выстрела из пружинно-поршневой винтовки при заткнутом казеннике. Время, которое проходило между моментом освобождения поршня и его окончательным успокоением давало характеристику эффективности уплотнения, это время также иногда называют «время поршня». Также мы не сразу решили проблемы надёжного и безопасного для винтовки способа герметизации казённика. В итоге мы создали устройство, которое из-за своего внешнего вида, напоминающего первый русский спутник, мы так и назвали «спутник» 1. Это устройство показано на (рис. 2). По сути, это насадка, которая крепится на дульный срез ствола винтовки с помощью трёх винтов, а внутрь пропускается и фиксируется длинный стержень, доходящий до казённого среза ствола, где он удерживает пулю, юбка которой герметизируется небольшим количеством пластилина.
Мы вскоре выяснили, что винтовка с манжетой поршня, которая нам казалась идеальной и демонстрировала практически бесконечное время поршня, почему-то выдавала заметно меньшую энергетику, чем мы ожидали. С другой стороны, обычная кожаная манжета, которая показывала время поршня около четырёх секунд, давала куда более высокие результаты по энергетике. Также мы выяснили, что герметичная манжета поршня в любом случае гарантирует низкую энергию.
Примерно в это же время один наш коллега прислал нам самодельную манжету поршня, сделанную из нейлона. На ней были весьма характерные царапины, которые были сделаны горячими газами, проходящими через узкое отверстие под большим давлением (рис.3). Эта манжета дала нам повод задуматься, что мы имеем дело с гораздо более сложной вещью, чем нам казалось ранее.


Мы провели ряд экспериментов с прорезанными смотровыми окошками, как в передней части цилиндра, так и в перепускном отверстии и выяснили, что когда винтовка работает нормально и выдаёт максимум энергии, существует яркая вспышка белого света, происходящая перед поршнем. Более того, основное возгорание происходит не столько в цилиндре, сколько в самом перепускном отверстии.

Кожаная манжета поршня по своей сути очень живучая вещь, мы встречали случаи, когда в кожаной манжете были шарики от шарикоподшипника, кнопки, гвозди и прочие посторонние предметы, при этом после удаления этих «инородных тел» манжета попрежнему оставалась вполне работоспособной (рис. 4). Также она может выжить после долгой работы без смазки и восстановить свою работоспособность после хорошего вымачивания в масле.


Манжета поршня в виде кожаного колпачка была наиболее очевидным способом уплотнения воздуха в цилиндре. Они стали стандартным уплотнением, используемым в пневматическом оружии в прошлом, хотя Webley использовала преимущественно металлические поршневые кольца в своих ранних винтовках и пистолетах, а BSA использовала синтетические резиновые О-образные кольца в своих конструкциях. Глядя назад можно сказать, что в случае использования качественных колец уплотнение было настолько эффективным, что очень малое количество смазки просачивалось через него перед поршнем для обеспечения топлива для возгорания, в итоге винтовка могла работать
в фазе combustion с большими ограничениями.
Однако, именно такое уплотнение является крайне полезным для спортивных винтовок и пистолетов, предназначенных для стрельбы по бумажным мишеням, где не требуется высокая скорость пули, но требуется высокая стабильность скорости, что замечательно обеспечивается таким уплотнением, не дающем смазке проникать перед поршнем и воспламеняться при выстреле.
Кожаные манжеты поршня (рис. 5) обладают подчас весьма странными характеристиками – некоторые из них демонстрируют весьма высокую энергетику и при этом хорошую стабильность скорости, а другие наоборот, показывают безнадёжно низкую энергию и большой разброс скоростей. Причины столь разнящихся характеристик точно не выяснены. Возможно, качество кожаной манжеты зависит от места на шкуре, из которого её вырезали, или от обработки кожи. Процессы, через которые проходит шкура, с того момента, как она была на животном и до того момента как она стала кожаной манжетой, весьма разнообразны, занимают много времени и довольно сложны и кроме всего прочего, допускают множество вариаций, влияющих на конечный результат.


Поскольку кожа имеет характеристики, близкие к пористому материалу, она имеет свойство впитывать смазку. Скорость впитывания смазки достаточно невысока по своей природе и поэтому при формировании кожаной манжеты поршня очень важно будет ли так называемая «солнечная сторона» снаружи или внутри. Кожа имеет две стороны – так называемая «солнечная сторона» и «черновая сторона». Первая – это внешняя сторона шкуры, на которой росли волосы, пока шкура была на животном. Соответственно, эта сторона достаточно устойчива к внешним воздействиям и скорость впитывания у неё очень мала. А вот вторая сторона, внутренняя часть шкуры, впитывает в себя воду или масло куда быстрее.
Большинство продаваемых кожаных манжет сделаны «солнечной стороной» наружу, что ограничивает скорость впитывания масла с поршня и со стенок цилиндра. Это приводит к странному феномену, когда пружинно-поршневая винтовка показывает большую энергетику, чем обычно, после небольшого перерыва, если во время этого перерыва она стоит в положении дулом вниз. Избыточная смазка, которая должна впитываться кожей, стекает вперёд и сгорает в течение нескольких первых выстрелов, а затем характеристики снова становятся обычными. Также наблюдается и обратный эффект, если пружинно-поршневая винтовка долго стоит прикладом вниз, то смазка потихоньку стекает вниз, оставляя цилиндр практически сухим. В итоге первые выстрелы в отсутствии воспламеняющейся смазки будут весьма маломощными. Это приводит к общепринятому выводу, что пружинно-поршневую винтовку следует хранить в горизонтальном положении, предпочтительно спуском вверх – вообще-то странное положение для любого оружия.
Мы проделали серию экспериментов с разными типами манжет поршня, чтобы выяснить эффект удаления «солнечной стороны» кожи. Мы использовали пластиковую манжету поршня как ориентир. С ней мы получили скорость 670 FPS для пули весом 8.3 гран калибра 4.5 мм2. Стандартная кожаная манжета с «солнечной стороной» наружу стартовала с результатом около 800 FPS, правда, потихоньку скорость спала до 600 FPS3, что продемонстрировало её недостаточную способность пропускания смазки для поддержания максимальной энергетики. И третьим участником была кожаная манжета, у которой была физически удалена «солнечная сторона», т.е. была попытка повысить характеристики по впитыванию и пропусканию смазки. Скорость пули при стрельбе с этой манжетой плавно возрастала в течение примерно первых двадцати выстрелов и затем остановилась на показании около 750 FPS4. Следует отметить, что в этих экспериментах использовалась достаточно «активная» смазка, чтобы акцентировать разницу между различными типами манжет (рис. 6).

Конечно, возможно, что масло не будет проникать через пластиковую манжету, однако, пластиковая манжета обычно изготавливается с так называемыми «губками», которые собирают всю смазку со стенок цилиндра перед поршнем, когда поршень движется вперёд. Смазка собирается прямо позади манжеты и передвигается при ударах и отскоках поршня при каждом выстреле. При взводе поршня она частично размазывается по стенкам цилиндра, а при движении поршня вперёд манжета снова собирает эту смазку перед поршнем.
Количество смазки, проходящей перед поршнем при каждом выстреле, можно весьма точно контролировать, меняя «толщину» манжеты. Обычно уплотняющие «губки» манжеты весьма гибкие и даже оказывают небольшое давление на стенки цилиндра, обеспечивая проникновение небольшого количества смазки. А вот позади «губок» собственно основная часть манжеты, которая контролирует накопление смазки за «губками» и, соответственно, её проникновение вперёд. Мы выяснили, что, изменяя диаметр этой части манжеты можно контролировать степень воспламенения смазки. Обычная полиуретановая пластиковая манжета весьма мягкая, поэтому плавно и аккуратно изменить её диаметр достаточно тяжело, разве что быстрым вращением на очень мелкой шкурке.
Обычные системы измерения типа микрометра неприменимы для мягкого пластика, поэтому мы замеряли просто усилие, с которым поршень с манжетой входит в смазанный цилиндр (рис. 7). Мы выяснили, что когда цилиндр зажат вертикально в тиски, для продвижения поршня с новой манжетой требуется усилие в 6 фунтов5 и при этом винтовка функционирует в фазе popgun, т.е. количество смазки, проникающей перед поршнем явно недостаточно для достижения максимальной мощности. Затем, уменьшая размер манжеты, мы добились усилия всего в 0.5 фунта6 для продвижения поршня, что очевидно очень мало. В результате винтовка стала совершенно нестабильной и показывала очень большой разброс скоростей от достаточно больших до достаточно
малых. Проводя дальнейшие эксперименты, мы выяснили, что в нашем случае оптимальной была манжета с усилием продвижения около 2 фунтов7, в этом случае винтовка давала наибольшую скорость без срыва в нестабильность.
В случае кожаной манжеты она собирает смазку со стенок при взведении винтовки и частично впитывает её, взамен той, что сгорела при последнем выстреле, а частично накапливает позади манжеты и при очередном выстреле часть смазки снова сгорает и заменяется новой и этот цикл повторяется при каждом выстреле. В большинстве винтовок пружина после выстрела продолжает прижимать манжету к дну цилиндра, не давая ей впитывать смазку взамен сгоревшей при выстреле, до тех пор, пока не начнётся процесс взведения винтовки перед очередным выстрелом. Эта проблема легко решается установкой упругой вставки внутрь чаши манжеты, чтобы эта вставка принимала на себя нагрузку пружины и манжета оставалась свободной после выстрела независимо от повторного взведения.


В случае же пластиковой манжеты, при взведении винтовки тонкий слой смазки остаётся на стенках цилиндра, размазываемый «губками» манжеты, а при движении поршня вперёд эти же «губки» собирают смазку со стенок цилиндра перед поршнем до конца цилиндра, где собранная смазка воспламеняется из-за повышения температуры. Хотя такое описание системы кажется весьма неопределённым, на практике это работает весьма устойчиво и стабильно в течение долгого времени, по сути, до момента израсходования смазки. Ни один инженер в здравом уме и трезвой памяти не стал бы проектировать дизельный двигатель, работающий по такому странному принципу, особенно если вспомнить, что мы говорили про удар и отскок поршня, и влияние этого процесса на подачу топлива для сгорания при очередном цикле.
Секрет успеха популярности пластиковых манжет заключается в основном в неровной поверхности цилиндра большинства винтовок. Именно для неровных, шершавых стенок пластиковая манжета является идеальным выбором, поскольку она оставляет масло на микроскопических выступах и впадинах при взводе и собирает его же при выстреле. Если же пластиковую манжету поместить в цилиндр с идеально отполированными стенками, то хотя винтовка будет показывать стабильную скорость, энергетика её будет далека от максимума, поскольку не будет достаточно смазки для сгорания при выстреле. Кожаная же манжета наоборот лучше работает в случае цилиндра с гладкими стенками, поскольку на впитывание масла гладкость стенок не влияет, а вот меньшее трение обеспечивает лучший разгон поршня, соответственно, большее сжатие в конце цилиндра.
Весьма вероятно, что поскольку поршень движется достаточно быстро, то смазка, снимаемая «губками» со стенок превращается в мелкие капельки и образует взвесь в воздухе. Такая взвесь воспламеняется быстрее и эффективнее, чем плёнка масла, снимаемая со стенок цилиндра и формирующая сплошную массу перед поршнем. Подобный аргумент может быть применён и для винтовки с кожаной манжетой. В этом случае смазка накапливается в манжете как в губке и при резком повышении давления разбрызгивается, как вода из губки, образуя опять же воздушную взвесь. В реальности же это пока только теория, которую ещё предстоит подтвердить экспериментом.
Также интересно отметить, что нередко при переборке винтовки, когда старая смазка удаляется, возможно, заменяется пружина, накладывается новая смазка, первая пара выстрелов нередко идёт с невысокой скоростью8. Затем могут быть несколько выстрелов с повышенной скоростью, прежде чем винтовка придёт к состоянию с нормальными стабильными показателями. Такой разброс скоростей можно объяснить следующим образом: первые несколько выстрелов с низкой энергетикой происходят потому, что смазке из поршня и пружины требуется время, чтобы сформировать «запас топлива» позади манжеты, откуда затем она будет распределять при каждом выстреле. А несколько выстрелов с большой скоростью объясняются попаданием небольшого количества смазки прямо перед поршнем, что приводит к избыточному горению или даже детонации. Однако, следует признать, что реальная причина этих выстрелов достаточно неясна и разъяснение этого феномена может послужить толчком для более глубокого понимания пружинно-поршневой пневматики.
Не все производители используют неровную поверхность цилиндра для получения максимальной эффективности своих изделий, хотя пластиковые манжеты используют практически все. И ещё, вместо того, чтобы оставить поверхность цилиндра как есть, её нередко воронят вместе с остальными деталями оружия. Однако наши исследования показали, что воронение увеличивает силу трения в несколько раз, таким образом, движение поршня может быть сильно замедлено при наличии воронения внутри цилиндра.
Количество смазки, находящейся перед кожаной манжетой, может быть легко контролируемо изменением её поверхности, контактирующей с воздухом высокого давления. Большинство кожаных манжет имеет в центре металлический или пластиковый диск, через который проходит винт, крепящий манжету к поршню. Если вместо этой поверхности поставить кожаную и убрать «солнечную сторону» с манжеты, то в результате сильно повысится качество впитывания смазки и в итоге винтовка может стать нестабильной из-за наличия избытка сгорающей смазки. Реальное количество смазки, сгорающей при каждом выстреле, независимо от типа манжеты, крайне незначительно, возможно, что-то около одной десятой веса почтовой марки.
И снова вернёмся к тесту на «время поршня». Этот тест отлично показал наличие дефекта в пластиковой манжете, когда кусочек желобка «губки» был каким-то образом откушен, возможно, при неаккуратной установке поршня или по какой-либо другой причине – «время поршня» стало слишком мало, всего лишь несколько секунд, вместо обычных для пластиковой манжеты часов. А вот в случае с кожаной манжетой картина совсем иная. В обычных условиях исправная кожаная манжета показывает «время поршня» заметно меньшее, чем пластиковая манжета, но вот если это время начинает неожиданно возрастать, то это является поводом для проверки манжеты, поскольку, вероятно, возрастание трения сопровождается понижением способности поглощать и собирать смазку, что отрицательно скажется на характеристиках винтовки при стрельбе. В случае разборки винтовки для замены деталей или просто для осмотра крайне плавно и аккуратно извлекать поршень, чтобы не стряхнуть налипшую на него смазку, поскольку наличие и количество смазки на поршне может дать немало информации о состоянии и работе винтовки. Также и передняя часть манжеты может немало рассказать о состоянии винтовки. Например, если передняя часть манжеты покрыта смазкой, то это значит, что развивается недостаточное давление для её воспламенения, или, возможно, поршень захватывает слишком много смазки при каждом цикле. Лёгкий коричневый оттенок передней части пластиковой манжеты говорит о том, что всё хорошо и смазка сгорает полностью и вполне эффективно, т.е. винтовка работает в фазе combustion. С другой стороны, если винтовка предназначена для соревнований и должна работать только в фазе popgun, то передняя часть манжеты должна быть абсолютно сухой и чистой, точно такого же цвета, как и была в исходном виде. С кожаной манжетой всё несколько сложнее, поскольку по своему цвету она практически всегда одинакова, но вот её влажность или сухость может сказать достаточно о качестве и применимости смазки в данной винтовке.
Также пока является спорным вопрос о том, какая манжета кожаная или пластиковая лучше разжимается под давлением воздуха и плотнее прижимается к стенкам цилиндра. Хотя решение этого вопроса могло бы заметно повлиять на улучшение эффективности всей системы в целом путём уменьшения отскока поршня и увеличении давления позади пули.


Фирма Theoben создала свою специфичную пластиковую манжету, называемую Zephyr. Особенностью этой манжеты является набор радиальных неглубоких канавок, сходящихся к небольшому углублению, которое находится напротив перепускного отверстия. Идея заключается в том, что когда поршень достигает дна цилиндра, оставшийся воздух направляется в перепускное отверстие по этим канавкам, что должно повышать эффективность всей системы в целом (рис. 8).

В оригинале действительно так и называется «Sputnik»
Т.е. скорость 204.35 м/с для пули весом 0.54 грамма
Соответственно с 244 м/с спадало до 183 м/с
Что соответствует 228.75 м/с
Примерно 26.64 Н
Около 2.22 Н
Приблизительно 8.88 Н
Естественно, речь не идёт о случаях, когда в цилиндре «забыли» толстый слой смазки, тогда наоборот первые выстрелы дают сильно завышенную скорость.

lunette de soleil ray ban ray ban pas cher lunette de soleil ray ban ray ban pas cher lunette de soleil ray ban ray ban pas cher occhiali da sole ray ban outlet occhiali da sole ray ban outlet occhiali da sole ray ban outlet occhiali da sole ray ban outlet occhiali da sole ray ban outlet occhiali da sole ray ban outlet louboutin pas cher louboutin pas cher louboutin pas cher louboutin pas cher louboutin pas cher louboutin pas cher louboutin outlet louboutin outlet louboutin outlet louboutin outlet louboutin outlet louboutin outlet air max pas cher air max pas cher air max pas cher air max pas cher air max pas cher air max pas cher air max outlet air max outlet air max outlet air max outlet air max outlet air max outlet sunglass hut Sunglass Hut Online Shop