Какое главное требование к оружию? Попасть в цель! Все остальные: дальнобойность, мощность, удобство и т.п. не имеют смысла без точности попаданий. И хотя для большинства случаев большая точность не требуется, гораздо больше удовлетворения может принести один точный выстрел с предельной дистанции "по месту" (без схода подранка), чем массовый "сбор грибов".

Теория

Всем известно, что у ружей с расположением рукоятки ниже оси гарпуна при выстреле происходит подброс передней части ружья вверх. Он вызывается вращающим моментом возникающим при выстреле из-за того, что направление силы отдачи проходит выше точки приложения реакции руки. Величина момента прямо пропорциональна силе заряжания и расстоянию от оси гарпуна до опорной части ладони.

Для исключения влияния подброса на точность выстрела предлагаю крепление рукоятки к ружью делать шарнирным. Очевидно, что, когда ось шарнира перпендикулярна плоскости симметрии ружья и пересекает продольную ось гарпуна, при выстреле не возникает вращающий момент, т.к. плечо действия силы относительно шарнира равно нулю. Расположение шарнира относительно рукоятки может быть различным: перед, над и за. При этом ее реакция на выстрел будет различной. Ограничимся рассмотрением варианта, в котором шарнир расположен:

• - перед рукояткой
• - на оси, по которой прилагается сила при разгоне гарпуна
• - в центре массы заряженного ружья (без учета рукоятки)

Отмечу, что для примера будет рассматриваться пневматическое ружье, но  все рассуждения относительно работы шарнирной рукоятки относятся к ружьям с любым способом накопления энергии.

Для начала рассмотрим статику, т.е. начальный момент выстрела, когда поршень еще не начал движения, но уже "свободен". Под действием неуравновешенной силы давления в ресивере возникает сила отдачи, которая стремится сдвинуться ружье назад. Как известно, цилиндрический шарнир не может передавать вращающий момент, поэтому на руку шарнир передает только силу Q, направленную от шарнира к опорной точки руки. (Фактически, на руке нет одной точки приложения силы. Сила каким-то образом распределяется по ладони. Но есть точка, приложив к которой сосредоточенную силу, мы получим ту же реакцию руки на воздействие отдачи, как и от распределенной.) Эта сила смещает руку охотника вниз-назад.

В это же время на шарнир действует сила реакции R, равная силе Q и направленная в противоположную сторону. Разложим ее на две составляющие горизонтальную T и вертикальную P. Сила Т затормаживает движение ружья назад, а сила Р сдвигает ружье вверх. В итоге, при выстреле, ружье под действием сил смещается назад и вверх. А т.к. на ружье не действуют вращающие моменты, то ружье не изменяет углового расположения, т.е. отсутствует подбрасывание передней части ствола. Величина смещения по вертикали зависит от многих факторов. Основными являются: сила заряжания, масса ружья, угол между линией действия силы Q и осью гарпуна, "твердость" руки охотника и как он расположен в воде и т.д. и т.п. Смещение не очень велико, т.к. так же, как при выстреле из "обычного" ружья, вся энергия отдачи, в конце концов, поглощается телом охотника (иначе, ружье кувыркаясь "уплывало" бы назад).

На руку при выстреле действует сила, направление которой, в общем случае, не проходит через "ось вращения кисти", поэтому на кисть (а вместе с ней и на рукоятку) действует вращающий момент поворачивающий ее. Но это вращение не может передаться на ружье из-за шарнирного соединения. Таким образом вместо углового отклонения "обычного" ружья, которое приводит к завышению попадания (чем дальше - тем больше), мы имеем параллельное смещение направления выстрела.

На самом деле, в динамике процесс выстрела выглядит немного иначе. Это связано с тем, что центр масс системы ружьегарпун смещается вперед. Вследствии этого направление действия силы Р уже не проходит через центр масс системы и появляется вращающий момент, который поворачивает ружье "носом" вниз (на рисунке - против часовой стрелки). Гарпун попадет ниже точки прицеливания.

Если разместить шарнир не в центре масс заряженного ружья, а немного впереди, то при выстреле, сначала, сила Р будет поворачивать ружье по часовой стрелке (подброс). Затем, после смещения центра масс системы через ось шарнира, сила Р будет поворачивать ружье против часовой стрелки компенсируя подброс. Можно найти для шарнира такую точку, что при вылете стрелы из ружья она будет направлена точно в цель.

Дополнительно компенсацию вертикального отклонения попадания можно выполнить и другими способами, например:

• - балансировочными грузиками
• - расположив шарнир немного вышениже оси гарпуна и получив, при этом, соответственно, отрицательныйположительный угол отклонения ружья
• - перераспределением потока "вылетающей" из ствола пневмата воды (в данном случае, для незначительной компенсация, этот способ, вполне, подходит).
• - подпружиненными элементами

Все ранее предлагаемые способы компенсации подброса, только снижают его уровень, но не ликвидируют его. Шарнирная рукоятка, теоретически, позволяет полностью устранить его влияние на точность попаданий. Если предусмотреть регулировки, то можно пристреливать ружье "в ноль".

Конструктивное исполнение

Для удобного применения ружье должно иметь:

1. Шарнир, при помощи которого рукоятка соединяется с ружьем. Конструкции самые разнообразные, в зависимости от типа ружья. К примеру:

• - приваренные цапфы и щечки с отверстиями под них
• - втулки встроенные в ружье
• - хомут с цапфами
• - разрезная стягиваемая на ресивере труба с цапфами (удобна для переделки готовых образцов в новый профиль)

Можно сделать систему с регулируемым расположением шарнира, при этом получим возможность настройки точки попадания.

2. Систему фиксации рукоятки на ружье, которая при выстреле их "расцепляет" и оставляет связанными лишь шарниром.

Необходима для нормального "жесткого" обращения с ружьем и его наведения. По конструкции механизм может быть во многом аналогичен одной из конструкций линесбрасывателя и, даже, может быть совмещен с ней, т.к. срабатывать они должны одновременно.

Чтобы дополнительно не загружать спусковой крючок, желательно срабатывание от действия страгиваемых с места при выстреле элементов (поршень, гарпун, и т.п.). Но будет вполне работоспособна система задействованная от спускового крючка (при должной регулировке).

3. Ограничитель хода рукоятки. Может быть в виде подпружиненного тросика (по типу амортизатора линя) или серьги.

4. Жесткикй фиксатор рукоятки с удобно расположенным исполнительным элементом (например, по типу пистолетного предохранителя). Позволяет при "обычной" (не "дальнобойной") охоте "отключить" шарнирное соединение и быстро "включить" его при необходимости.

Существуют и другие варианты выполнения шарнирного крепления. К примеру, с использованием шарнирных паралеллограмма или трапеции. Для ослабления воздействия момента поворота рукоятки на кисть, может быть использован специальный упор рукоятки в предплечье.

В целом, конструкция получается, относительно, не сложной. Крепить рукоятку все равно как-то надо, и почему бы не на цапфах? Тем более, в этом случае, верхняя поверхность ресивера остается "чистой", без хомутов, что улучшает прицеливание.

Одним из лучших вариатов, я думаю, будет конструкция с пружиной, подтягивающей рукоятку к ресиверу, т.е. не позволяющей рукоятке свободно отходить от ресивера.       Попытаюсь объяснить.

Разместим шарнир в ЦМ. При выстреле, центр масс системы будет смещаться вперед и сила "Р" будет поворачивать ружье "носом вниз", гарантированно занижая попадания. А что нам дает обычное ружье? - гарантированное завышение. Если правильно подобрать пружину (жесткость, коэффициент упругостии т.п.), то получим "нулевую" комбинацию, как бы "скрестив" оба варианта. Причем, регулировку отклонений попадания по вертикали можно будет делать "подкручивая" поджатие пружины - ни перемещаемого шарнира, ни перекрытия отверстий надульника, ни т.п.. Не просто будет подобрать подходящую пружину, но сначала перебором, а затем и по опыту. Дополнительный плюс - пружина будет возвращать рукоятку на место. Она может быть любой: обычной, на скручивание, плоской, конической и т.д. В ней можно разместить ограничитель поворота, а саму поместить в рукоятку ("подкручивать" снизу рукоятки).

Практика

Обсуждения на форумах выявили некоторые сомнения в осуществимости концепции.

Для подтверждения (или отрицания) ее работоспособности, был сделан упрощенный эксперементальный образец. Без расстыкователя и фиксатора. За основу было взято пневматическое ружье с задним зацепом и передней привязкой (стрела скользит непосредственно в отверстии надульника, а не в скользящей втулке).

• Длина ружья - 570 мм
• Диаметр ресивера - 25 мм
• Масса ружья (без гарпуна) - 0,8 кг
• Гарпун Ф7, длина - 580 мм, масса 0,23 кг
• Внутренний диаметр ствола - 12 мм.

Поршень металлический, амортизация поршня - полиуретановое кольцо. Выброс воды из ствола через одно большое отверстие в верхней части. Установлены простейшие прицельные приспособления.

Рукоятка и шарнир сделаны из "подручных материалов", что не мешает ружью соответствовать схеме. Для удобства испытаний шарнир размещен на расстоянии 2 см от центра тяжести заряженного ружья, ближе к передней части. Поэтому в исходном положении ресивер свободно лежит на рукоятке. Упор ладони (условно, между большим и средним пальцами) на расстоянии 11 см от шарнира и 3 см от оси ружья. Более подробно эксперементальное ружье описано ниже. Стрельбы проводилась на воздухе. Для предотвращения повреждения поршня, перед выстрелом в ствол заливалась вода.

Результаты

Предварительные стрельбы. Дистанция от гарпуна до цели 2 м, усилие заряжания 14 кГ.

Ствол заливался водой примерно на половину.

На фото результат самого первого прицельного выстрела (прицеливание по центру, размер дощечки 13,5х5,5 см)

И двух последующих.

Первые же выстрелы подтвердили правильность исходных предположений.

Попадания легли в круг диаметром 3,5 см, причем отклонения по вертикали и горизонтали одинаковые. Это говорит, скорее, о не точной наводке при прицеливании. Вполне предсказуемо, если взглянуть на, мягко говоря, корявую рукоятку и спусковой крючок. Отклонение по вертикали может быть вызвано немного разным количеством заливаемой в ствол воды.

Основные стрельбы. Усилие поднято до 20 кГ. Расстояние 2,5 м.

Проводилась видеосъемка. Полностью выкладывать клипы нет смысла, т.к.выстрел длится 2-3 кадра. Они и показаны. Снимали специально на фоне ворот, чтобы были линии для пространственного ориентирования. Обращаю внимание, что у ружья отверстие для выброса воды сверху (на некоторых кадрах виден ее вылет вверх). Кадры удобно смотреть поместив их в папку и открыв в просмотрщике. Перелистывая получаем "кино".

В ствол залито воды меньше, чем в предварительных стрельбах. Изготовка

Пошел гарпун, ресивер незначительно приподнялся. Изменения углового положения, практически не видно.

"Оригинальный" подброс

Следующие два выстрела произведены с полной заливкой ствола водой. В результате получены попадания с занижением 8 см. Полная заливка ствола водой "обеспечила" занижение попаданий на 16 см, по сравнению с незначительной заливкой.

Следующие два выстрела произведены с зафиксированной рукояткой (видна проволочная стяжка). Первый выстрел вообще не попал в доску, при втором получено попадание c превышением 23 см.

Подброс виден "невооруженным взглядом"

Все выстрелы снимались на видео, но результаты получились однообразные. Еще анимированный выстрел в замедленном действии (кликнуть по картинке)

Мишень. Клетки 10х10. Вверху группа из четырех попаданий - мало воды в стволе, внизу два - ствол полный.

Выводы.

1. Удержание ружья не вызывает затруднений. Ружье при выстреле ведет себя предсказуемо, никаких необычных ощущений на кисти руки не замечено.

2. Подъем ружья вверх незначительный. Поворот рукоятки незначительный, каких-то отличий от выстрела с фиксированной рукояткой не ощущается.

4. Подброс ствола в привычном понимании отсутствует.

5. Подтверждена принципиальная возможность создания ружья с "нулевым" подбросом.

6. При одинаковой настройке (в нашем случае - одинаковом количестве воды в стволе) система стреляет точно и кучно, результаты повторяемы.

7. Система чувствительна к дополнительным воздействиям и компенсации.

8. Система обладает большим потенциалом в плане регулировок и позволяет относительно простым способом пристреливать ружье в "ноль". К примеру, перераспределением площадей перепускных отверстий вверху и внизу, что легко осуществимо.

Испытания в воде не проводились, т.к. в них есть смысл только при стрельбе со штатным линем, но эксперементальное ружье не приспособлено для его укладки и не имеет линесбрасывателя. Теоретически, окружающая вода не привносит существенных изменений на положение ружья в процессе выстрела, а свободный полет гарпуна не отличается от обычного. Речь может идти только о большемменьшем отклонении. Но в любом случае ничто не мешает уменьшить отклонение попаданий по вертикали путем регулировки (компенсации) до нуля.

На фоне улучшения точности из-за устранения подброса, на первое место могут выйти другие факторы ухудшающие точность. К примеру: одинарный флажок, боковое (несимметричное) ушко скользящей втулки, расположение линесбрасывателя (желательно сбоку), нелинейность гарпуна и т.п. Поэтому, параллельно с установкой шарнирной рукоятки, этим факторам следует уделять повышенное внимание.

Эксперементальное ружье

"Импортированное" ружье описано выше. На изготовление ушло около 3 часов.

Заготовки

Цапфы. Пруток Ф5 мм. Скотч - для предварительного крепления "выставленных" цапф.

Без спускового крючка. Ресивер на рукоятке

Рукоятка "отъехала" от ресивера

В руке

Прицельные приспособления

Неказистое, но свою задачу выполнило достойно. Поршень не пострадал.

Мигачев Александр (Mexaниk)
Ульяновск