[翻譯] 槍機作用原理 - 滾輪延遲反衝

原文:Actions: Blowback Action: Roller Delayed Blowback | Firearms History, Technology & Development

前一篇文章裡,我們探討了反衝作用的基本原理,其中有兩個重點:

  1. 使用反衝作用的槍械、其槍機在發射的當下不會被固定。相反的,槍機的位置會受慣性與復進彈簧影響。
  2. 在最理想的狀況下,槍機只會在彈頭脫離槍口、槍管內壓力下降到安全的範圍後才開始往後退。原因在於為了增加射程,我們希望槍管內有足夠的壓力推動子彈。而槍機太早往後退會導致槍管失去密封性,因為瓦斯會從槍管後方洩出。而這外洩的高溫高壓瓦斯也很容易影響、甚至破壞後方彈匣與拋殼窗的區域。

因此,我們必須想辦法在子彈發射之後用某種方式來 推遲 槍機向後退的時機。

要達成這個目的,在前一篇文章裡我們提到可以使用重量比子彈大上好幾倍的槍機,以及採用較硬的復進彈簧,來讓槍機不易移動。如此一來,當擊發時的高壓瓦斯將彈殼與槍機往後推的時候,由於槍機慣性較大的關係,它不會馬上往後退。等到槍機真的向後退的時候,彈頭早已伴隨著大量的瓦斯離開槍管、槍管內壓力也已經降至安全的範圍。這時的彈殼與槍機大多只靠剩餘的動能在移動。

但很可惜的,這種設計會顯著的增加整體重量。初次上膛的時候也會比較費力,因為射手不僅要拉動較重的槍機、復進彈簧也比較硬。因此,採用直接反衝作用的槍械體積通常都比較小、使用口徑較小的子彈,讓一般使用者也能較容易地操作。

另一種解決方式,是讓槍機在開始往後退的時候受到某種「阻礙」、進而延遲了整體運動的時間線,以確保它在彈頭離開槍管的時候才開始移動,而非子彈擊發的那剎那。更確切的來講,這種設計對槍機施加了一些機械式阻抗,使它需要被施加比平常更多的力才能運動。有了這種機制,我們再也不需要較重的槍機或是較硬的復進彈簧,武器的重量也因此得以減輕。除此之外,這些從槍機省下來的重量可以讓設計者採用更重、更堅固的槍管和藥室,讓我們得以發射威力更大的子彈。

這邊要介紹的槍機作用,是使用滾輪來造成這種機械式阻抗——亦即滾輪延遲反衝。採用這種機制的槍械,最有名的莫過於 Heckler & Koch (H&K) G3 步槍與 H&K MP-5 衝鋒槍。

滾輪延遲反衝最早出現在第二次世界大戰的毛瑟 StG 45 以及 MG42 的後繼型號。戰爭結束後,毛瑟的工廠被法國政府拿去,改組成一個名為 CEAM 的組織。其中兩位前毛瑟工程師 – Ludwig Vorgrimler 博士和 Theodor Loffler – 也被這個組織雇用,他們攜手改進了滾輪延遲反衝系統。他們最初的設計使用 StG 45 的 7.62 x 35mm 子彈,但在那之後法國軍方希望採用美製 .30 英吋口徑的彈藥,因此兩位被要求為此重新設計。可惜 1949 年時,法國政府深陷法越戰爭,礙於經費不足,這個計畫就被取消了。

Vorgrimler 博士稍後在 1950 年離開 CEAM、跳槽到一間名為 CETME 的西班牙公司。該公司除了他以外也雇用了很多前毛瑟員工,以及多名來自另一間在二戰時也是德國主要武器供應商 – 萊茵金屬的工程師。這也讓 CETME – 而非 CEAM – 成為第一間販售使用滾輪延遲反衝的步槍。當時的西德政府對 CETME 的設計展現高度興趣,並取得授權讓 H&K 以及萊茵金屬得以生產該步槍、也就是後來的 H&K G3。Vorgrimler 博士大約在 1960 年代左右轉任於 H&K,成功設計出更多使用滾輪延遲反衝的槍枝,包括至今仍被許多軍警單位使用的 MP-5 衝鋒槍。

滾輪延遲反衝的槍機使用了兩個質量較小的滾輪,它們安裝在槍機的位置使它們在子彈擊發的當下會與槍機形成一個特定的角度:這個角度基本上會使滾輪變成一個 槓桿 ,而該槓桿與槍機的質量加成後形成的力矩、會讓槍機須要更大的力量才拖得動。而累積到這個所需的力量所花的時間,就足以讓槍管內的壓力下降到安全的範圍內、以此推遲了槍機向後移動的時間點。

(圖一)H&K G3 步槍裡的滾輪延遲反衝槍機。

(圖二)擷取自美國專利第 3283435 號。滾輪延遲反衝的機制。

當武器上膛時,滾輪(圖二的 5a 與 5b)會待在槍管延伸部內側的凹槽(7a 與 7b),而槍機頭的正面(4)則會緊緊地貼住槍管底端以確保密封性。

當子彈被擊發時,槍機頭會將滾輪(5a 與 5b)往鎖片(2)推擠,而鎖片則會推擠後方的槍機管(1)。如前面所提過的,這時的滾輪變成了一個槓桿,它在與槍機的質量加成後形成的力矩阻止了槍機的運動。等到滾輪終於被推出凹槽、收進槍機頭以後,槍機才得以順利往底部的復進彈簧移動並拖出空彈殼。最後,被槍機壓縮到底的復進彈簧將槍機往回彈,從彈匣將下一發子彈裝進藥室待發。

(圖三)取自 hkpro.com。

圖三的圖示翻譯:

  • Cartridge: 子彈
  • Bolt head: 槍機頭
  • Locking piece: 鎖片
  • Firing pin: 撞針
  • Barrel: 槍管
  • Barrel extension: 槍管延伸部
  • Locking roller: 滾輪
  • Bolt head carrier: 槍機管

如圖三所示,擊發後產生的向後作用力(水平紅色箭頭)會被滾輪分散成兩股不同方向的力、如另外兩個紅色箭頭所示。通常大概75%的力會朝向槍管延伸部,也就是說大概只有25%的力會作用在鎖片上。

(圖四)取自 hkpro.com。

圖四的上半部是槍機成鎖定狀態的示意圖,而下半部則是槍機解鎖時的情況。我們可以看到當槍機解鎖時滾輪會收進去槍機頭裡,這時槍機與槍機管可以正常的向後滑動、順便把空彈殼帶出來,就像其他種的反衝式槍機一樣。

當然,這種槍機作用原理有它的優缺點:

優點

  • 因為槍管前半段沒有任何其他零件,在開火時它可以較為自然的移動。相反的,使用瓦斯驅動的槍機因為有一部分的機械是掛在槍管旁邊,很容易影響到槍管本身的運動,甚至影響到精準度。
  • 相較於直接反衝式槍機,此種槍機可以使用威力較大的彈藥。
  • 只要使用正確的彈藥,此種設計非常的可靠與穩定。
  • 製造成本低。

缺點

  • 此種設計對於彈藥非常的挑惕。它對子彈的重量,甚至是彈殼的種類都非常的敏感。因此這種槍機需要使用高品質的彈藥,否則很容易出現卡彈或機械故障。
  • 這種設計很容易積碳,雖然它蠻好清理的。
  • 這種設計跟其他槍機作用原理 – 例如 AK-47 所使用的 – 比起來仍相對複雜。
  • 滾輪所製造的延遲長度很容易受其他因素影響,例如零件磨損或槍機的積碳程度等等。
  • 射手無法像是瓦斯驅動槍機一樣(調整瓦斯孔大小)能夠自由微調。

縱使 CETME 發明了此種槍機作用原理並商業化,將它發揚光大的莫過於 H&K 了。該公司底下有非常多使用此機制的槍械,例如:G3 步槍、MP-5 衝鋒槍、P9 手槍、HK-21 與 HK-23 機關槍,以及 SL-6 / SL-7 獵槍。其餘使用者包括瑞士的 SIG SG 510 步槍,以及 CETME 的 modelo A, B, C, L 和 LC。

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