Синхронизаторы пулеметов: краткий исторический обзор

[Wad]

По синхронизатору: сейчас в РоФ реализована схема прерывания выстрела в определённых фазах поворота винта. Эти фазы настраиваются для каждого пулемёта исходя из взаимного положения винта и пулемёта. Т.е. боевой механизм пулемёта шмаляет с егойной скорострельностью при постоянно зажатой гашетке, пока ему не приходит сигнал "оставить", если одна из лопастей начала перекрыват линию стрельбы. Если в этот момент должен был бы начаться новый выстрел, то он откладывается. Как только лопасть проходит эту линию - тут же происходит отложенный спуск. Вполне допускаю (исходя из схем Wad) что эта логика не является правильной для всех типов ЛА.

Посмотрим, как было на самом деле:

1. Синхронизаторы с жесткой связью.

1.1. Fokker Stangensteuerung

Первый работоспособный синхронизатор разработал Энтони Фоккер в мае 1915 г.. Его устройство стало классическим и было неоднократно описано в различных источниках. На вращающейся части ротативного двигателя закреплен кулачок с одним выступом. Кулачок нажимает на тягу, упирающуюся в спуск пулемета и производит выстрел сразу после того, как лопасть винта пройдет перед дульным срезом пулемета. Тяга разрезана на две части и снабжена механизмом, позволяющим ее замыкать и размыкать. Механизм управления тягой соединен боуденовским тросиком с гашеткой, установленной на ручке управления самолетом. В нормальном состоянии тяга разомкнута. Для предотвращения случайного выстрела под ветровым стеклом кокпита установлен рычажок предохранителя, отводящий тягу от кулачка и выключающий весь синхронизатор целиком.
Устройство работает следующим образом: Перед открытием огня пилот заблаговременно снимает синхронизатор с предохранителя. Тяга опускается на кулачок и приходит в движение, однако ее часть, связанная со спуском пулемета остается неподвижной, так как механизм, соединяющий две части тяги разомкнут. Для стрельбы по цели, пилот нажимает на гашетку, тяга замыкается и периодически спускает боек пулемета, производя выстрелы синхронно с работой мотора. На каждый оборот коленвала приходится один выстрел, если замок пулемета успевает вернуться в закрытое положение. Этот синхронизатор получил название «Stangensteuerung» и стал основой для целого ряда конструкций с жесткой связью.

Самолеты в RoF: Fokker E.III.

Иллюстрации:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7b/Interrupter_gear_diagram_en.png

[Wad]

1.2. Alkan-Hamy

После изучения конструкции Фоккера французы решили использовать это изобретение в своих целях. Однако, в связи с тем, что в пулемете системы Максим спусковой рычаг находится снизу, а в пулемете Виккерс вся начинка перевернута кверху ногами и спусковой рычаг выходит на верхнюю поверхность корпуса, им пришлось несколько изменить первоначальную конструкцию и провести тягу поверх ствола. Они применили изящное техническое решение пропустив эту тягу через кожух ствола пулемета. В остальном этот синхронизатор принципиально ничем не отличается от немецкого. Для выключения всего синхронизатора с целью предохранения от случайного выстрела служил шток, который проходил поверх пулемета и заканчивался кольцеобразной ручкой. Первое упоминание об использовании: Май 1916 г.

Самолеты в RoF: Nieuport 17.

Иллюстрации:

[Wad]

1.3. Hedtke

До августа 1917 г. на самолеты Albatros типа «D» устанавливали синхронизатор Hedtke («Hedtkesteuerung») с жесткой тягой, толкающей спусковой рычаг пулемета. (Early Aircraft Armament. Woodman.1993)

Самолеты в RoF: Albatros D.II, Albatros D.III

1.4. Semmler

Улучшенная версия синхронизатора Hedtke. (Early Aircraft Armament. Woodman.1993)

Самолеты в RoF: Albatros D.Va

К сожалению, я не располагаю изображениями этих синхронизаторов, если они есть у кого-нибудь – я бы с большим интересом ознакомился.

Иллюстрации:

[Wad]

1.5. Birkigt

Марк Биркигт разработал не только великолепный авиационный мотор, но и отличный синхронизатор, который стал стандартным оборудованием Французских военно-воздушных сил и благополучно дожил до Второй мировой войны. В этом синхронизаторе управляющий импульс от двигателя формируется с помощью кулачковой шайбы, закрепленной на распредвале и передается на спусковой рычаг пулемета через качающийся стержень, расположенный перпендикулярно оси пулемета. В спокойном состоянии коромысло G качающегося стержня F отведено от кулачковой шайбы B пружиной G1. При нажатии на гашетку коромысло подводится боуденовским тросиком к кулачковой шайбе и стержень синхронизатора начинает колебаться, передавая импульс через толкатель спускового механизма на спусковой рычаг пулемета. Небольшие габаритные размеры и, соответственно, момент инерции качающихся частей позволили вдвое увеличить число управляющих импульсов по сравнению с синхронизаторами, перечисленными выше, что дало возможность выполнять по два выстрела на каждый оборот коленвала если замок пулемета успевал возвратиться в закрытое положение.

Самолеты в RoF: SPAD 13.C1, Nieuport 28.C1

Иллюстрации:

[Wad]

2. Прерыватели

2.1. Sopwith-Kauper

Cистема Sopwith-Kauper является своеобразной инверсией синхронизатора Фоккера: при включении синхронизатора спусковой рычаг пулемета постоянно нажат, а импульс, формируемый кулачком, закрепленном на коленчатом валу, периодически отпускает спусковой рычаг, прерывая работу пулемета на то время, когда мимо ствола проходит лопасть винта.

Устройство синхронизатора понятно из прилагаемого рисунка. Передаточная тяга U в спокойном состоянии с помощью пружины S отведена влево, толкатель Y поднят над кулачком X и качалка W отведена от спускового рычага пулемета. Для открытия огня пилот нажимает на гашетку, боуденовский тросик поворачивает муфту D, возвратная пружина A натягивается, качалка W поворачивается и нажимает на спусковой рычаг пулемета. Толкатель прижимается к кулачку и вся система начинает колебаться, при этом качалка W периодически то открывает огонь из пулемета, то прекращает его синхронно с вращением коленчатого вала мотора.

Самолеты в RoF: Sopwith Pup, Sopwith Triplan, Sopwith Camel

Иллюстрации:

[Wad]

3. Синхронизаторы с гибкой связью

3.1. Fokker Zentralsteuerung

Пока англичане колдовали над различными сочетаниями тяг, качалок и пружин, Фоккер подготовил ассиметричный ответ – синхронизатор «Zentralsteuerung», который благодаря своим отличным характеристикам, стал стандартным оборудованием всех немецких самолетов до самого конца Первой мировой войны. Синхронизатор состоял из разъединительной муфты, гибкого вала и ротора с четырьмя шариками. Муфта присоединялась к распредвалу стационарного двигателя или к специальному редуктору ротативного мотора, а ротор синхронизатора закреплялся на пулемете. При нажатии на гашетку боуденовский тросик замыкал разъединительную муфту и гибкий вал с ротором начинал вращаться. Под воздействием центробежной силы шарики выдвигались из ротора и западали в специальные канавки, образуя четыре выступа. Этими выступами ротор через промежуточный толкатель периодически нажимал на спусковой рычаг пулемета и выполнял выстрелы в соответствии с положением коленвала. Шарики играли роль автоматического предохранителя от случайных выстрелов: если бы использовался обычный кулачок, то после окончания стрельбы он мог бы оставить спуск пулемета в нажатом положении. На каждый оборот коленвала приходилось по два выстрела если замок пулемета успевал возвращаться в закрытое положение. В отношении инерции этот синхронизатор абсолютный рекордсмен – в нем нет вообще ни одной колеблющейся детали!

Самолеты в RoF: Fokker Dr.I, Fokker D.VII, Fokker D.VIIF, Fokker D.VIII, Pfalz D.IIIa, Pfalz D.XII

Иллюстрации:

[Wad]

4. Синхронизаторы с гидравлической связью

4.1. Constantinesco

Принцип действия синхронизатора Константинеску довольно простой – кулачок, закрепленный на распредвале мотора, периодически нажимает на поршень главного цилиндра, который по трубочке передает давление жидкости на поршень рабочего цилиндра, закрепленного на пулемете, точь-в точь как это происходит в гидравлическом приводе сцепления автомобиля. Однако между ними есть существенная разница – гидропривод синхронизатора требуется включать и выключать. Для этого Константинеско использовал пружинный компрессор - остроумное устройство, схожее по внешнему виду и принципу действия с насосом. Этот компрессор состоит из двух цилиндров вставленных один в другой, подпружиненного штока с поршнем, перемещающегося по внутреннему цилиндру и механизма управления с двумя клапанами. Один клапан запирает внутренний цилиндр, а второй – пространство между цилиндрами. В это пространство заливают жидкость и оттягивают на себя подпружиненный шток поршня. Поршень засасывает часть жидкости из внешнего цилиндра во внутренний, клапан внутреннего цилиндра закрывается и жидкость во внутреннем цилиндре оказывается под давлением пружины штока. Таким образом, в пружинном компрессоре образуются две емкости с жидкостью – одна с низким (атмосферным) давлением, а другая – с высоким. Пружинный компрессор и главный цилиндр связаны между собой трубочкой. В спокойном состоянии клапан объема низкого давления открыт и жидкость в главном цилиндре находится под атмосферным давлением, поэтому кулачок утапливает поршень в главный цилиндр и вращается дальше свободно. При нажатии на гашетку усилие нажатия через боуденовский тросик передается на механизм управления, который отключает главный цилиндр от объема низкого давления и подключает его к объему высокого давления. Давление жидкости прижимает поршень к кулачку и поршень передает колебания через столб жидкости на рабочий цилиндр, который, нажимая на спуск пулемета выполняет выстрелы синхронно с оборотами мотора. Когда пилот отпускает гашетку механизм управления отключает главный цилиндр от внутреннего цилиндра компрессора и подключает его обратно к внешнему. Давление в системе падает и поршень главного цилиндра отходит от кулачка. Поскольку при каждом нажатии на гашетку часть жидкости из внутреннего цилиндра компрессора расходуется на то, чтобы прижать поршень к кулачку, периодически требуется засасывать свежую жидкость во внутренний цилиндр, вытягивая шток компрессора на себя. По отзывам летчиков одного хода штока хватало на 50-100 очередей. Высокое быстродействие гидравлического привода позволило выполнять по два выстрела на каждый оборот коленвала если замок пулемета успевал вернутся в закрытое положение. Начиная с марта 1917 года этот синхронизатор стал стандартным для Британских ВВС и использовался ими вплоть до Второй мировой войны.

Самолеты в RoF: Sopwith Dolphin, S.E.5

Иллюстрации:

[Wad]

Итак, мы рассмотрели все виды синхронизаторов, применявшихся на самолетах, представленных в RoF. Большинство из них работает по одному и тому же принципу – при нажатии на гашетку синхронизатор периодически нажимает на спуск пулемета и выполняет выстрелы синхронно с оборотами коленвала мотора. Этот алгоритм получил наибольшее распространение, и во время расцвета поршневой авиации – в период Второй мировой войны синхронизаторы работали именно таким образом. К тому времени "после тщательных раздумий и ошибок многократных" конструкторы пришли к выводу, что лучшая тяга к пулемету - это стальная проволока, заключенная в тонкую трубку, которую можно изгибать, прокладывая ее по фюзеляжу самолета, поэтому использовали в основном ее.

Для примера: американский и немецкий синхронизаторы периода Второй мировой войны:

[Wad]

Синхронизатор Каупера работает противоположным образом - он прерывает работу пулемета синхронно с оборотами коленчатого вала. Этот синхронизатор не получил дальнейшего развития и его довольно быстро заменили более совершенными системами.

Именно такой принцип работы синхронизаторов в настоящий момент реализован в RoF для всех самолетов.

Однако, для нас, пожалуй, не было бы никакой разницы в алгоритмах работы синхронизаторов, если бы скорострельность пулеметов в RoF была бы близка к скорострельности, имевшей место в реальной действительности. Так ли это или нет? Перейдем к следующей теме: Скорострельность пулеметов в RoF (http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=67400&p=1558773#post1558773)

[Verka]

Огромнейшее спасибо! за статьи.
Хоть в журнал статью пиши.!

[=FB=LOFT]

Огромное спасибо за проделанную работу :thx:

[GYS]

Спасибо!

[Wad]

Пожалуй, для полноты картины, следует добавить историю с патентом Шнайдера - его всегда вспоминают, когда заходит разговор о синхронизаторах.

В июле 1913 года сотрудник германской авиационной компании LVG Franz Schneider подал заявку на патент с описанием устройства, позволяющего стрелять через вращающийся пропеллер. Это устройство принято считать первым в мире синхронизатором и оно послужило поводом для многолетних судебных разбирательств между Шнайдером и Фоккером по результатам которых Фоккер оказался должен Шнайдеру миллион немецких марок. Должен отметить, что, в отличие от синхронизатора Фоккера, устройство Шнайдера было абсолютно неработоспособно - оно состояло из кулачка, периодически нажимающего на рычаг, который блокировал спусковой крючок в момент прохождения лопасти пропеллера через линию выстрела. Таким образом, при скорости вращения пропеллера около 1000 об/мин стрелку из системы Шнайдера отводилось около 15 миллисекунд на то, чтобы успеть нажать на спуск. :) Видимо, Фоккера всерьез задела эта несправедливость и никаких денег Шнайдеру он все равно не заплатил!

На рисунке: синхронизатор Шнайдера

[GYS]

Wad, личку почисти плз.

[Wad]

Исправил ошибку: На Ньюпоре 28 стоял механический прерыватель Биркигта, а не гидравлический Константинеску, как я думал раньше.
Спасибо GYS'у!

[71Stranger]

Wad, Ну!.. Открыл глаза, чего уж там. :) СПАСИБО! Давно не читал таких интересных статей о технике.

[An.Petrovich]

Wad, спасибо!
Ответил в этой (http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=67400&p=1558773#post1558773) теме.

[U053]

Была мысль про ордена(Герой тыла).Наверное Wad уже заслужил?

[Wad]

Наконец-то нашел недостающий пазл: синхронизатор Hedtke, который устанавливали на Альбатросы серии D. Как и ожидалось, это синхронизатор с жесткими тягами, его принцип действия аналогичен раннему синхронизатору Фоккера: вращающийся кулачок через систему рачагов нажимает на спуск пулемета. Однако привод кулачка синхронизатора осуществляется не от коленчатого вала, а от распредвала через вращающуюся муфту сцепления, как это сделано на позднем синхронизаторе Фоккера с гибкими валами. Так что синхронизатор Hedtke является недостающим звеном в эволюции синхронизаторов Фоккера, занимая промежуточное положение между ними.

На рисунке:

M - корпус привода распредвала мотора Mercedes
A - вал привода синхронизатора
D - ведущий диск муфты сцепления
C - ведомый диск муфты сцепления с кулачками
R - качалки тяг к спусковому мехнизму пулеметов
E - рычаг включения синхронизатора
T - гашетки, управляющие синхронизатором через тросики Боудена

[Wad]

Теперь, зная что искать, легко можно обнаружить элементы синхронизатора Hedtke-Semmler'а на фотографиях:

Рис. 1. Albatros D.III (OAW). Перед корпусом привода распредвала с рычагом декомпрессора расположен круглый корпус муфты сцепления синхронизатора с цилиндрической масленкой наверху.

Рис. 2. Albatros D.III. На горизонтальной трубе между креплениями пулеметов установлен кронштейн рычага выключения синхронизатора.

Рис. 3. Albatros D.V. Перед приводом распредвала с рычагом декомпрессора видна масленка муфты сцепления синхронизатора. На горизонтальной трубе установлен кронштейн рычага выключения синхронизатора.

[=FB=LOFT]

Привет. Посмотри приват. Мы реализовали большую часть твоих "требований" по механике синхронизаторов, и добавли многое из уточнений реализации стрелкового оружия вообще. Нужна твоя помощь в популяризации и объяснении всех теперь уже 99% реалистичных элементов работы с вооружением, для пользователей. Инициатива всегда пользует инициатора :) Жду ответа.

[Wad]

Вот это подход к делу! :cool: Ответил е-мейлом.

[vonbraun]

Фигасе, нас ждут усовершенствованные синхронизаторы? :eek: Вот это дааа!