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自由槍機式
定義
槍機自由後座系統(Plain blowback system ),又稱慣性閉鎖。指槍機與身管之間無扣合,僅依靠復進簧與槍機本身的慣性限制彈殼的運動並完成復進動作的自動原理。
是最為基礎的自動原理。
工作原理分析
在此,對自由槍機式工作原理的特點做簡要分析。
武器擊發後,彈頭與火藥燃氣向前運動,同時給予彈殼一向後的力,因自由槍機原理下槍管與身管沒有剛性閉鎖,故彈殼會直接推動槍機後座,如圖所示,若此時彈殼退出槍膛距離過多,彈殼底部便會失去彈膛支撐,此時在彈殼內部高溫高壓的火藥燃氣作用下,彈殼可能發生膨脹甚至尾端炸裂等事故。故必須對彈殼的運動加以限制。 彈殼受到火藥燃氣的作用常以衝量的形式體現出來,在粗略估計時可認為彈頭與火藥燃氣質心運動的動量與彈殼底部收到的衝量相等,而彈殼後退的距離等於槍機打開的距離。又由F=ma可知,槍機越重,則彈殼向後退的加速度越小。同樣,復進簧越強硬,彈殼後退作用也越小。
因此,在自由槍機原理的武器中,常採用較重的槍機和較為強硬的復進簧。
同樣應當看到,在後效期中(即彈頭出膛後),雖然壓力相對擊發後第一時期與第二時期中已經有大幅度的下降,但後效期壓力作用下彈殼仍顯得十分脆弱。故採用較短的身管以將彈頭出膛時間提前,從而加快後效期壓力衰減,防止彈殼變形。
若執意要採用大威力大裝藥彈,為保證安全,通過計算估計,將得出一極大的槍機質量與復進簧參數。
在George M Chinn 編著的《The Machine Gun》第四卷第一章中,作者假設了一「荒唐的」採用20mm槍彈的自由槍機(炮閂)武器:通過計算,武器能達到的最大射速僅為48 RPM(為最大限度保全射速,槍機的復進距離僅取10inch即25.4cm),但此時滿足設計要求的槍機重量是驚人的500磅 (即約226Kg,約為三個半成年男性的體重),可見是相當沒用的設計。
另外,假設彈簧緩衝作用是理想的,即槍機以什麼樣的能量離開「閉鎖」位置,便會帶着同樣的能量回來(只不過速度反向了而已),而回到擊發位置的槍機具有的能量僅能通過撞擊身管尾端面而消散。對於大威力大裝藥彈來說,因其後座能量極為巨大,這一撞擊將十分猛烈,甚至能直接造成身管與槍機結構上的損壞。
特點
優點:
1.結構簡單。主要工作部件僅槍機與復進簧。
缺點:
1.僅適用於威力較小(裝藥量少)的槍彈和身管較短的武器。通常用於發射手槍彈(衝鋒鎗彈)的武器。
2. 槍機重量較重。
3. 槍彈威力越大,射速越低。(這一點可由簡單理論推導得出)
應用舉例(持續增補中)
雖然自由槍機原理不適用於大威力武器,但憑藉其較為簡單的設計和手槍彈較低的能量,自由槍機原理廣泛應用於各大衝鋒鎗與手槍。
手槍
中國64式手槍
中國77式手槍
衝鋒鎗
中國64式微聲衝鋒鎗
德國瓦爾特MPL衝鋒鎗
德國MP40衝鋒鎗
蘇聯PPSH-41衝鋒鎗
英國STEN(司登)衝鋒鎗
捷克斯洛伐克ZB-47衝鋒鎗
意大利TZ-45衝鋒鎗
阿根廷FMK-3衝鋒鎗
霰彈槍*
美國AA12霰彈槍的早期版本