Главная    ПРОЕКТЫ    Обсуждение вопросов теории     ТПАнализ: задачи о ружье (часть 2)

Размещено на сайте 08.07.2008.



Окончание. Начало – смотри «Задача о ружье»


ТПАнализ: задачи о ружье

часть 2

Эдуард Курги (Россия)

Задача о фузее

В середине XVI века испанцы значительно упростили колесцовый замок. Вместо колесика с пружиной, они установили на шарнире стальную пластинку (кресало), а к курку прикрепили кремень. Курок снабдили сильной пружиной, стремившей повернуть его вокруг оси.

Перед выстрелом курок взводили, пружина нагнеталась, и боевой взвод заскакивал на шептало (деталь, удерживающая курок на боевом взводе). При нажиме на спусковой крючок боевой взвод курка освобождался от шептала, под действием пружины быстро поворачивался на своей оси и наносил удар по кресалу, откидывая его вперед. При этом открывался доступ к пороху, находящемуся на полке, высекался сноп искр. Порох воспламенялся и происходил выстрел.

Таким образом, уже в XVI веке мушкеты получили механизм, служивший для воспламенения пороха и имевший курок с кремнем, спусковой крючок, шептало, пружину и кресало. Все это вместе взятое стало называться ударно-кремневым замком, который был устойчив против сырости и ветра и всегда был готов к действию.

Другим усовершенствованием мушкета XVI века было уменьшение массы ствола за счет уменьшения толщины его стенок и укорочения. При этом калибр уменьшили до 20 мм. Такой усовершенствованный мушкет назвали фузеей.

Существовало множество разновидностей ударно-кремневого замка, но наибольшей популярностью пользовался французский замок, созданный в начале XVII века. В России образцы с французскими замками появились в первой четверти XVII века, а в начале XVIII столетия они становятся господствующим видом стрелкового оружия, которое просуществовало на вооружении как российской, так и западноевропейских армий без существенных изменений почти до середины XIX века.

ТП-формулировка задачи о фузее

Словесная формулировка задачи

Скорострельность ведения огня из фузеи XVII века определялась тем, насколько быстро стрелки могли заряжать их пулями. Заряжание фузеи пулями производилось со стороны дула с помощью шомпола. На вооружении в то время были как гладкоствольные фузеи, так и фузеи с винтовыми нарезами на стволах. Первые позволяли облегчить и ускорить заряжание пуль, вторые же давали гораздо лучшие результаты стрельбы. То есть чем удобнее было заряжать ружье, тем менее точной была стрельба из него. И наоборот.

Диаграммная формулировка задачи

Проходной путь решения задачи о фузее

Как повысить удобство заряжания и точность стрельбы при ведении огня из фузеи?

Направления решения

НР1. Компромиссные решения.

Компромиссные решения – это решения, в которых ствол ни гладкий или частично гладкий (какой требуется для повышения удобства заряжания) и ни с винтовыми нарезами или частично с винтовыми нарезами (какой требуется для повышения точности стрельбы).

К «кусту» компромиссных решений относятся не только решения, основанные на поиске компромисса между гладким стволом и стволом с винтовыми нарезами, но и решения, улучшающие их как по параметру «Удобство заряжания», так и по параметру «Точность стрельбы».

Подпись: КР13 
Более мелкие нарезы со скошенными краями.

Первоначально винтовые нарезы были глубокими, так как и цилиндричность канала ствола и точность выполнения операции нарезки канала ствола были невысокими. Поэтому для гарантированной нарезки приходилось увеличивать соответствующие размеры инструмента, который использовался для винтовой нарезки. В дальнейшем стали скашивать острые углы нарезов и снижать их глубину.

НР2. Граничные решения для гладкого ствола.

Граничные решения для гладкого ствола – это решения, в которых ствол гладкий (какой требуется для повышения удобства заряжания пули). Эти решения улучшают параметр «Точность стрельбы», то есть воздействуют (по-отдельности или вместе) на факторы, от которых зависит точность стрельбы.

Подпись: КР14 
Удлинение ствола.

Удлинение ствола позволяло снизить угол рассеяния пуль во время выстрела, а следовательно, повысить точность боя ружья. Более того, пули длинноствольных ружей имели большую начальную скорость, чем пули короткоствольных ружей. Это привело к повышению дальности стрельбы.

НР3. Граничные решения для ствола с винтовыми нарезами.

Граничные решения для ствола с винтовыми нарезами – это решения, в которых канал ствола имеет винтовые нарезы (какие требуется для повышения устойчивости полета пули и, как следствие, повышения точности стрельбы). В этих решениях улучшается параметр «Удобство заряжания», то есть снижается усилие и время заряжания пули, что, в конечном счете, приводит к увеличению скорострельности.

Подпись: КР15 
Заряжание с казны.

Существенного увеличения боевой скорострельности в начале XIX века удалось добиться в результате массового введения казнозарядных систем. В таких ружьях казенную часть ствола закрывал затвор, который в то время имел самую разнообразную конструкцию (затвор, откидывающийся вверх-вперед; затвор, откидывающийся вверх-вправо; крановый затвор; качающийся затвор).

НР4. Идеальные решения.

Идеальные решения – это решения, в которых ствол и гладкий (какой требуется для повышения удобства заряжания) и с винтовыми нарезами (какой требуется для повышения точности стрельбы).

Подпись: КР16 
Овальные нарезы.

Свободная досылка пули при заряжании достигалась в винтонарезных ружьях Ланкастера (начало XIX века) тем, что поперечные сечения стволов представляли собой не окружности, а овалы. Такой же формы были и поперечные сечения пуль для этих ружей, а размеры пуль позволяли при заряжании свободно вводить их в каналы стволов, сохраняя при этом способность придавать им вращение при выстреле. В результате канал ствола получился гладкий, но не круглый, а несколько овальный (эллипсообразный). Этот овал делает нужное число оборотов в стволе. Пуля при выстреле приобретает вращение, гладкость ствола уменьшает трение. Отсутствие нарезов облегчает уход за стволом, который не засвинцовывается и требует минимума ухода.

Сводная схема решений задачи о фузее

Задача о винтовке

В середине XIX века появляется множество самых разнообразных систем казнозарядных капсюльных ружей. Несмотря на разнообразие конструкций затворов, это были принципиально одинаковые ружья. Так или иначе, в них открывался доступ в канал ствола со стороны казенной части, в зарядную камору вводились пуля и заряд (часто объединенные бумажным пакетом в единое целое), после чего ствол запирался. Затем взводился курок, на затравочный стержень надевался капсюль, и ружье оказывалось готовым к выстрелу. Много хлопот доставил оружейникам прорыв пороховых газов со стороны казенной части через те щели, которые неизбежно существовали в казнозарядных системах. Ни тщательные подгонки соприкасающихся поверхностей, ни применение разного рода прокладок не обеспечивали надежной обтюрации, то есть герметичности зарядной каморы. Только с переходом к следующему этапу развития ружья проблема обтюрации была решена. Этот этап знаменовался применением унитарных патронов.

Унитарный патрон впервые был использован в игольчатых ружьях. С помощью бумажной гильзы в таком патроне были объединены все необходимые элементы — пороховой заряд, пуля и капсюль. Капсюль помещался внутри патрона в донышке пули, поэтому, чтобы достигнуть его, ударнику с помощью иглы приходилось пронзать весь заряд. Несмотря на некоторые недостатки, такое игольчатое ружье имело явные преимущества, главным образом в отношении скорострельности. Скорострельность достигалась благодаря использованию унитарных патронов и применению продольно-скользящего затвора с поворотом рукоятки, позволявшего перезаряжать ружье довольно удобно и быстро. На вооружение Пруссии в 1841 году было принято игольчатое ружье системы Дрейзе, которое прекрасно показало себя в австро-прусской войне 1866 года. Достаточно сказать, что потери австрийцев от ружейного огня были больше потерь пруссаков в восемь раз.

Игольчатая система Дрейзе имела ряд недостатков, которые хотя и устранялись в какой-то степени в игольчатых ружьях других систем, но все-таки не могли быть полностью устранены, так как они были характерны для этих систем вообще. Никакое усовершенствование конструкции ружья не могло устранить недостатки, сообщаемые всей системе бумажными патронами, так как обрывки гильз, остающиеся в канале ствола после выстрела, затрудняли заряжание, мешали продвижению пули при следующем выстреле, способствовали ускоренному износу канала ствола. Бумажная гильза не обеспечивала герметичности патрона и обтюрации. Поэтому такие патроны не могли быть основой для успешного развития и совершенствования казнозарядпых систем.

В результате поисков было установлено, что лучшими унитарными патронами являются патроны центрального воспламенения с металлической гильзой, обеспечивающей необходимую обтюрацию. С 60-х годов XIX века патроны центрального воспламенения получают самое широкое распространение.

Термин «винтовка» применительно к нарезному стрелковому оружию солдата был утвержден в России в середине XIX века. В некоторых иностранных языках нет терминов, соответствующих термину «винтовка». Независимо от того, нарезным или гладкоствольным является образец индивидуального стрелкового оружия, он называется там ружьем. Поэтому, если речь идет о зарубежных образцах, слова «ружье» и «винтовка» в отдельных случаях можно воспринимать как синонимы.

ТП-формулировка задачи о винтовке

Словесная формулировка задачи

Перед оружейниками XIX века стояла задача изобрести винтовку, которая сочетала бы в себе меткость огня и превосходство в ведении штыкового боя, с одной стороны, и удобство пользования как в бою, так и повседневно, с другой стороны. Меткость огня и превосходство в штыковом бою, то есть эффективность поражения противника как на дальнем расстоянии, так и в ближнем бою, обеспечивалось удлинением ствола винтовки. Но такая винтовка становилась неудобной в пользовании из-за своих габаритов и веса.

Диаграммная формулировка задачи

Проходной путь решения задачи о винтовке

Как повысить поражение противника и удобство пользования винтовкой?

Направления решения

НР1. Компромиссные решения.

Компромиссные решения – это решения, в которых ствол ни длинный или частично длинный (какой требуется для повышения поражаемости противника) и ни короткий или частично короткий (какой требуется для повышения удобства пользования винтовкой).

К «кусту» компромиссных решений относятся не только решения, основанные на поиске компромиссной длины ствола, но и решения, улучшающие их как по параметру «Поражение противника», так и по параметру «Удобство пользования».

Подпись: КР17 
Винтовка системы Бердана II образца 1870 года.

Длинноствольные винтовки, несмотря на то, что обладали хорошим боем, были тяжелы и, ввиду возникающих трудностей при сверловке, не позволяли снизить свой калибр. Короткоствольные же винтовки (штуцера) не позволяли вести прицельный огонь на большой дистанции. Американский изобретатель Бердан в 1869 году предложил оптимальную по длине (с учетом снижения калибра) винтовку с продольно-скользящим затвором, которая в 1870 году была принята в России на вооружение и получила казенное наименование «скорострельная малокалиберная винтовка Бердана нумер второй». Солдаты прозвали ее берданкой.

НР2. Граничные решения для длинного ствола.

Граничные решения для длинного ствола – это решения, в которых ствол длинный (какой требуется для повышения поражения противника). Эти решения улучшают параметр «Удобство пользования», то есть устраняют неудобства, возникающие из-за больших габаритов ружья.

Подпись: КР18 
Складное ружье.

Складные ружья не нашли применения ни в XIX веке, ни в более ранние времена. Но сам принцип складывающегося ружья был неоднократно использован в XX веке как для охотничьего, так и для боевого оружия, в том числе для складных прикладов винтовок и автоматов, а также для снайперских винтовок.

НР3. Граничные решения для короткого ствола.

Граничные решения для короткого ствола – это решения, в которых канал ствола короткий (какой требуется для повышения удобства пользования). В этих решениях улучшается параметр «Поражение противника», то есть происходит воздействие на факторы, от которых зависит поражение противника, в том числе повышается скорострельность, точность стрельбы, прицельная дальность стрельбы, убойная сила и т.д.

Подпись: КР19 
Магазин.

Одним из важнейших факторов поражения противника считалась скорострельность, которая, в свою очередь, зависела от быстроты заряжания, то есть от того, как быстро можно было извлекать отстрелянную гильзу и как быстро можно было досылать новый патрон в патронник.

В конце XIX века получили широкое распространение различного рода магазинные винтовки, в том числе винтовки с серединным магазином, расположенным впереди спусковой скобы и составляющим с ней одно целое.

НР4. Идеальные решения.

Идеальные решения – это решения, в которых ствол и длинный (какой требуется для повышения поражения противника) и короткий (какой требуется для повышения удобства пользования).

Подпись: КР20

Сводная схема решений задачи о винтовке

Комбинаторные решения

Комбинаторные решения – это решения, представляющие собой «скрещивание» двух и более решений.

Подпись: КР21 
Продолговатая пуля для ружья с винтовой нарезкой.

В этом решении «скрестились» компромиссное решение КР5 и граничное решение КР11.

Подпись: КР22 
«Расширительная» продолговатая пуля для гладкоствольного ружья.

В этом решении «скрестились» идеальное решение КР4 и компромиссное решение КР5.

Подпись: КР23 
Пуля Минье для ружья с винтовой нарезкой.

В этом решении «скрестились» комбинаторное решение КР22 и граничное решение КР11.

Подпись: КР24 
Казнозарядная винтовка уменьшенного калибра с продольно скользящим поворотным затвором под унитарный металлический патрон центрального воспламененения с длинной пулей.

В этом решении «скрестились» граничное решение КР7, граничное решение КР10, граничное решение КР11, компромиссное решение КР13, граничное решение КР15 и стороннее решение (унитарный металлический патрон центрального воспламенения).

Маршрутная карта ТП для ружья

Примечание 6. В данной статье рассмотрены, в основном, лишь решения, связанные с изменением конструкции ружья и пули. Но следует помнить, что есть еще технологические решения (новые материалы, новые способы обработки и т.д.), которые часто являются «входной дверью» для новых конструкторских решений. Чтобы лучше понять логику развития ружья необходимо рассматривать эти решения совместно. Но и этого мало. Важными факторами, влияющими на продвижение тех или иных конструкторских и технологических решений, являются экономические и общественные отношения.

Примечание 7. В данной статье рассмотрены далеко не все задачи, возникавшие перед оружейниками на разных этапах развития ружья. Это связано с тем, что главная цель статьи не историческое исследование развития ружья, а демонстрация возможностей ТПАнализа в проведении подобного рода исторических исследований.

Примечание 8. В качестве решений приведены только наиболее известные концепции (причем не все!), лежащие в русле проходных путей решения рассмотренных в статье задач и оказавшие заметное влияние на ход развития ружья в период между XV и XIX веками. Многие из этих решений могли бы появиться гораздо раньше, чем это было фактически. На примере истории развития ружья особенно видна эффективность методологического подхода к изобретательству.

Примечание 9. Маршрутная карта ТП может использоваться не только для исторического анализа, но и для прогнозирования развития ТС (технических систем). При этом Маршрутная карта ТП, построенная для Прошлого вплоть до Настоящего, является «трамплином» в Будущее. Построение Маршрутных карт ТП требует от исследователей не поверхностного, а глубокого проникновения в теоретический и фактический материал по рассматриваемой тематике.

Примечание 10. ТПАнализ можно образно продемонстрировать на примере игры в теннис, где мастерство игрока складывается из наработанных рефлексов (движения корпусом, удары и т.д.), а также из стратегии и тактики ведения игры. Первое здесь аналогично синтезу решений, второе – выявлению путей и направлений решения. Это две стороны одного процесса. При этом синтез решений должен быть таким же быстрым, как и срабатывание приобретенных в процессе тренировок рефлексов, а выявление путей и направлений решения должно быть не только быстрым, но и всесторонним, таким же, как оценка ситуации в процессе игры, делаемая теннисистом. Так вот ТПАнализ – это, в первую очередь, стратегия и тактика ведения игры и, только во вторую очередь, рефлексия движений. Надо, прежде всего, уметь анализировать ситуацию и принимать решение что делать в данный момент (бить слета, подкручивать, ...) и затем технически реализовывать принятое решение. При этом промедление, особенно, в рефлексивных движениях приводит к «печальным» последствиям. Теряется изобретательский кураж, «скорострельность» и «меткость стрельбы» по концепциям решений. Следует отметить, что в настоящее время все попытки автоматизировать, довести процесс синтеза идей до «делай раз – делай два» (до алгоритма с инструкциями на все случаи) подобны созданию роботов-теннисистов. Как научные изыскания для далекого будущего эти алгоритмические потуги оправданы, но для профессионального изобретательства пользы пока от этого очень мало. А вот алгоритмизация стратегии и тактики решения изобретательских задач вполне «по зубам» уже в настоящее время. Более того, именно это и составляет суть научного компонента современной ТРИЗ.

Заключение

ТПА-моделирование истории развития ружья позволяет не только понять историческую логику его развития, но и увидеть незамеченные в свое время возможности его совершенствования.

С помощью ТПАнализа удается выявить «перетекания» ТП из одного в другое, построить Маршрутную карту ТП, «разложить» логику развития ТС на составляющие, выявить базовые решения и синтезировать из них простые и сложные комбинаторные решения, выявить все значимые для развития данной ТС решения.

Если метод позволяет с достаточно большой степенью точности объяснить прошлую логику развития ТС, то надо полагать, что этот метод способен стать эффективным как для ближнего, так и для дальнего прогнозирования.

Литература

1. Курги Э.Э. ТПАнализ: основные положения. Сайт «Metodolog.Ru», 2008.

2. Курги Э.Э. ТПАнализ: задача об автобусе. Сайт «Metodolog.Ru», 2008.

3. Курги Э.Э. ТПАнализ: общие замечания. Сайт «Metodolog.Ru», 2008.

4. Курги Э.Э. ТПАнализ: задача об автобусе – пояснения. Сайт «Metodolog.Ru», 2008.

5. Курги Э.Э. ТПАнализ: задача об автобусе – пояснения – 2. Сайт «Metodolog.Ru», 2008.

6. Курги Э.Э. ТПАнализ: задача о самолете. Сайт «Metodolog.Ru», 2008.

7. Фридрих Энгельс. История винтовки. Германия, 1861.

8. Федоров В.Г. Эволюция стрелкового оружия. Часть 1. Москва, 1938.

9. Федоров В.Г. История винтовки. Москва, 1940.

10. История винтовки. Энциклопедия техники «ТМ». Москва, 1993.

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Главная    ПРОЕКТЫ    Обсуждение вопросов теории     ТПАнализ: задачи о ружье (часть 2)