Artykuł powstał we współpracy z Saguaro-arms

Współczesną amunicję możemy kupić w sklepie lub bezpośrednio na strzelnicy. Została wyprodukowana w fabryce, w której zgodnie ze sztuką dobrano odpowiedni proch, naważkę, pocisk i spłonkę. Jeżeli fabryczna amunicja nas nie zadowala, mamy żyłkę konstruktora i pozwolenie na broń, możemy ją nabijać samemu, czyli elaborować. Na elaboracji zna się wielu strzelców, ale nie jest to konieczne. Można być strzelcem korzystającym ze współczesnej broni i nie przejmować się zbytnio balistyką wewnętrzną broni. Jeżeli natomiast jesteśmy strzelcem czarnoprochowym i korzystamy z broni rozdzielnego ładowania, to gotowej amunicji do kupienia nie ma i z definicji być nie może. Zawsze musimy to robić sami: albo elaborować patrony, czyli naboje zawierające proch, pocisk i gilzę, ale nie zawierające spłonki, albo nabijać proch i kule bezpośrednio do komory broni. Z tego powodu – o ironio! – strzelec czarnoprochowy od którego nie jest wymagane pozwolenie zmuszony jest znać swoją broń, stosowany proch i pociski od podszewki.

Wielu z nas strzela z rewolwerów. Możliwość sukcesywnego wystrzelenia sześciu strzałów daje sporo frajdy przy strzelaniu rekreacyjnym, przy treningu sportowym pozwala na wystrzelenie większej liczby pocisków w czasie wizyty na strzelnicy, no i oczywiście możemy poczuć się jak bohater westernu!

Dziurawiąc papierowe tarcze czy dzwoniąc w stalowe gongi nie przejmujemy się zbytnio energią pocisków. O wiele bardziej interesuje nas czy broń strzela celnie, czy się nie zacina i czy ma znośny odrzut pozwalający na szybkie oddanie kolejnego strzału. Pozostaje jednak ciekawość… Ciekawość, jaką energię mogłaby mieć nasza broń, gdybyśmy nasypali „najmocniejszego” prochu „pod korek”. Jak wypadłaby w porównaniu z bronią na proch bezdymny? Jaką ma siłę rażenia nasza ręczna armata?

Ciekawość to pierwszy stopień do piekła… Zapraszam!

Witamy w piekle

Rewolwerów czarnoprochowych jest całe bogactwo i nie sposób opisać wszystkie w jednym artykule. W dzisiejszym zbadamy, jak ma się sprawa w remingtonie: przetestujemy klasyczny model 1858 w replice Pedersoli-Saguaro z trzycalową lufą (wersja Muchacho).

Jak wygenerować największą energię pocisku? W odprzodowych pistoletach i karabinach nie jesteśmy ograniczeni wielkością komory albo pojemnością gilzy i generalnie ogranicza nas wytrzymałość broni. Generalnie, bo są też przypadki skrajne, gdy ogranicza nas efektywna długość bardzo krótkiej lufy i nasypanie zbyt dużej naważki prochu zabierze miejsce na rozpędzanie się pocisku.

Producenci broni podają zalecaną granulację prochu, naważkę optymalną oraz naważkę maksymalną. Naważkę optymalną należy rozumieć jako taką, która teoretycznie da najlepsze wyniki na tarczy. Maksymalną jako taką, przy której generowane jest maksymalne dopuszczalne ciśnienie gazów prochowych. W przypadku broni odprzodowej tym się powinniśmy kierować: nie przekraczać maksymalnej dopuszczalnej naważki. W przypadku rewolwerów lub broni na naboje w gilzach także nie powinniśmy jej przekraczać… ale pozostaje owa piekielna ciekawość. Ile energii można byłoby uzyskać mając ograniczoną wielkość komory? Jakiej kombinacji prochu i pocisku należałoby użyć? O ile przekroczone zostałoby ciśnienie dopuszczalne? Zbadałem to, żebyście Wy nie musieli.

Odkrywać prawdę

Kiedy mamy przed sobą tego typu problem, istnieją cztery sposoby jego rozwiązania. Jeden nieskuteczny i trzy skuteczne. Po pierwsze, możemy o to zapytać na forum internetowym albo grupie tematycznej. Otrzymamy garść odpowiedzi z których połowa będzie nie na temat, część w mniej lub bardziej obraźliwy sposób będzie próbowała odwieść nas od szukania odpowiedzi na nurtujące nas pytanie i jeśli dopisze nam szczęście, jedna lub dwie odniosą się do meritum. Będziemy jednak niemal na pewno musieli autorowi uwierzyć na słowo.

Jeśli wiara na słowo to dla nas za mało, to mamy trzy podejścia:

1. Sprawdzić czy odpowiedź nie znajduje się w wiarygodnym źródle: specjalistycznym podręczniku albo artykule z renomowanego periodyku naukowego. Jeśli tak właśnie jest, to mamy problem rozwiązany. Gdy następnym razem ktoś o coś podobnego zapyta na forum internetowym, będziemy mogli udzielić mu krótkiej acz treściwej odpowiedzi i odesłać do wiarygodnego źródła. Jeśli jednak nie uda nam się znaleźć odpowiedzi w źródłach, to przechodzimy do punktu drugiego.
2. Obliczyć albo dowieść rzecz teoretycznie, na podstawie obowiązującej teorii. Jeśli jednak żadna teoria nie jest w stanie na to odpowiedzieć albo nie umiemy tego zrobić, to przechodzimy dalej, czyli…
3. Przeprowadzić eksperyment samodzielnie. Musimy to zrobić tak rzetelnie jak tylko możliwe. Jeśli będziemy chcieli podzielić się wynikami eksperymentu z innymi, powinniśmy go przeprowadzić tak, żeby każdy mógł eksperyment później powtórzyć i zweryfikować wyniki. Jest to absolutnie konieczne. Jeśli eksperymentu nie da się powtórzyć, to ludzie będą musieli nam uwierzyć na słowo, a co gorsze sami możemy nie być pewni rzetelności wyniku i wrócimy do punktu wyjścia.

Do roboty więc! Ile energii można wykrzesać z rewolweru systemu remington 1858 z trzycalową lufą?

Zacząłem szukać na forach internetowych. Znalazłem oczywiście jałowe spory, ale udało mi się wyłowić informację, że w starych podręcznikach Lymana[1] podawano energie generowane przy użyciu prochu o granulacji 4f, po czym się z tego wycofano.

Dlaczego i o co chodzi z tym prochem 4f?

Granulacja prochu

Czarny proch wytwarza się mieszając starannie oczyszczone składniki: saletrę potasową, siarkę i węgiel drzewny. Składniki są mielone i następnie poddawane kompresji. Wielotonowa prasa ściska proch zwiększając jego gęstość i wytrzymałość mechaniczną. Otrzymywany jest bardzo twardy krążek, który jest następnie kruszony. Tak otrzymany proch ma ziarna o różnej wielkości i zwykle (z wyjątkiem np. czeskiego Vesuvitu LC) jest następnie przesiewany, dzięki czemu otrzymujemy proch o różnych granulacjach.

W zasadzie wszystkie rodzaje prochu dostępne do użytku w broni ręcznej to proch drobnoziarnisty. Najgrubszy oznaczany jest F, czyli z angielskiego fine – drobny. Proch FF (2f) to fine-fine (drobniejszy) i tak dalej. Najdrobniejszy dostępny w powszechnej sprzedaży to proch FFFF oznaczany też 4f. W notacji stosuje się też literę g oznaczającą polerowanie – z ang. glazing. Mamy więc proch polerowany Fg, FFg itd.

Każda granulacja prochu ma zastosowanie, w którym sprawdza się najlepiej. Uogólniając, im większy kaliber broni i dłuższa lufa, tym powinniśmy stosować grubszy proch. Proch grubszy spala się dłużej ale łagodniej, a proch drobniejszy krócej ale agresywniej. Jeżeli objętość lufy jest duża, to możemy nasypać dużo grubego prochu i wygenerować dużą energię pocisku. Jeśli jednak lufa będzie krótka, a co gorsze kaliber mały, to ten sam gruby proch nie zdąży się spalić w lufie zanim pocisk ją opuści. Wtedy możemy użyć prochu drobniejszego, który spali się szybciej.

Dlaczego jednak nie powinniśmy używać prochu drobnego w dużej lufie? Ano dlatego, że dla odmiany spali się zbyt szybko, na przykład w czasie, gdy pocisk przebędzie dopiero połowę drogi do wylotu. Gdyby nam przyszło do głowy nasypać takiego bardzo drobnego prochu więcej, żeby spalał się przez całą drogę pocisku w lufie, to energia pocisku będzie bardzo wysoka, ale ciśnienie w lufie może wielokrotnie przekroczyć bezpieczną wartość. Broń może nie wybuchnie, ale może się uszkodzić albo zbyt szybko zużyć.

Dlatego producenci zalecają różne granulacje do różnych rodzajów broni. Davide Pedersoli na przykład podaje takie zalecenia[2]:

1. Proch Fg do broni ręcznej dużego kalibru lub małych armat.
2. Proch FFg do karabinów o kalibrze ponad .45.
3. Proch FFFg do rewolwerów i karabinów o kalibrze poniżej .45.
4. Proch FFFFg do pistoletów o kalibrze do .31 i na podsypkę do panewek w broni skałkowej.

Widzimy więc, że generalnie w rewolwerze czarnoprochowym powinniśmy stosować proch o granulacji FFFg. Taki proch spali się wystarczająco szybko w naszej broni i nie wygeneruje zbyt dużych ciśnień. Co by się jednak stało, gdybyśmy nasypali prochu o drobniejszej granulacji? Czy energia pocisku byłaby większa? Czy ciśnienie rozsadziłoby broń?

Takie właśnie granulacje FFFFg podawał amerykański podręcznik Lymana, ale w późniejszych wydaniach się z tego wycofano, prawdopodobnie z powodów prawnych. Maksymalne naważki podawane przez producentów replik rewolwerów czarnoprochowych określone są dla prochu FFFg. Jeśli ktoś nasypie taką samą naważkę prochu FFFFg, to ciśnienie będzie wyższe niż w przypadku FFFg, czyli wyższe od maksymalnego zalecanego przez producenta i w amerykańskim systemie prawnym może się wiązać z kosztownymi procesami.

Jestem jednak bardzo ciekawy o ile takie ciśnienie byłoby przekroczone i na ile wyższa byłaby energia wystrzelonego pocisku. Ile da się wykrzesać z rewolweru CP sypiąc do niego proch FFFFg? Kierując się pierwszym punktem z naszej listy zamówiłem więc stary egzemplarz Lymana, ale przyjdzie do mnie dopiero za kilka tygodni. Odpowiedź jednak chcę znać już dziś! Przechodzimy więc do punktu drugiego poszukiwań.

Obliczenia

W internecie można znaleźć kalkulatory balistyczne. Korzystają one z modeli, które wyprowadzono na podstawie wielu pomiarów różnych broni, różnego prochu, pocisków itd. Kalkulator internetowy (a także ten artykuł czy jakakolwiek książka) nie da odpowiedzi na pytanie, jaką energię będzie miał pocisk wystrzelony z Waszej konkretnej sztuki broni. Aby się tego dowiedzieć, musielibyście to zmierzyć sami, bo broń broni nierówna, pocisk nierówny i proch także nierówny, nawet od jednego producenta. Takie wstępne obliczenia są jednak dobrym punktem wyjścia. Dzięki nim możemy wiedzieć o jakich wartościach mniej więcej mówimy.

Oszacujmy więc energię i ciśnienie generowane w trzycalowej lufie przez proch 3f oraz 4f. Korzystam tutaj z modeli Dona Millera[3] i Henninga Umlanda[4]. Należy oczywiście zaznaczyć, że obliczenia dotyczą lufy pistoletowej bez szczeliny, którą mamy w rewolwerze. Poniższe wartości będą więc przeszacowane, ale dadzą wyobrażenie, jaka jest proporcjonalna różnica pomiędzy jednym i drugim prochem. Obliczenia dotyczą prochu szwajcarskiego.

Pocisk stożkowy .452, waga 200,5 gr (13,0 g)
Proch szwajcarski 3f, 33 gr (2,1 g)
Prędkość u wylotu lufy 718 fps (219 m/s)
Energia u wylotu lufy 311 J
Maksymalne ciśnienie 930 bar
Procent spalonego prochu w lufie: 62%

Widzimy niepełne spalanie prochu 3f. W lufach tych długości i kalibru proch 3f jest zbyt wolny przy naważce 33 granów. Jakby to więc wyglądało gdybyśmy użyli prochu 4f?

Pocisk stożkowy .452, waga 200,5 gr (13,0 g)
Proch szwajcarski 4f, 33 gr (2,1 g)
Prędkość u wylotu lufy 852 fps (259 m/s)
Energia u wylotu lufy 438 J
Maksymalne ciśnienie 1380 bar
Procent spalonego prochu w lufie: 83%

No proszę! Zmiana prochu z 3f na 4f w krótkiej lufie powoduje efektywniejsze spalanie (z 62% do 83%), wzrost energii z 311 J do 438 J i wzrost ciśnienia z 930 do 1380 barów. Mamy 40% wyższą energię i o 48% wyższe ciśnienie.

Oczywiście obliczenia te nie biorą pod uwagę szczeliny. W rewolwerze podczas rozpędzania pocisku część gazów uchodzi przestrzenią pomiędzy bębnem a lufą i w związku z tym generowana energia oraz ciśnienie są niższe. Każdy rewolwer ma trochę inną szczelinę i może mieć też zabrudzone nagarem czoło bębna, przez co ucieczka gazów może się zmieniać w czasie strzelania. Tutaj pomoc kalkulatorów się kończy i jeśli chcemy się dowiedzieć jak będzie to wyglądało w rzeczywistej broni, pozostaje przejść do punktu trzeciego, czyli samodzielnych eksperymentów.

Eksperyment

Eksperyment, aby miał prawdziwą wartość, zaplanowałem tak, aby był możliwy do powtórzenia, gdyby ktoś chciał zweryfikować otrzymane przeze mnie wyniki. Strzelałem z rewolweru Pedersoli-Saguaro Muchacho, kaliber .44, lufa 3”.

Użyty został proch szwajcarski granulacji 3f oraz 4f. Użyte zostały pociski stożkowe o średnicy .452” i wadze 200,5±1,5 gr. Do pomiaru prędkości użyty został chronograf radarowy LabRadar oraz do wstępnej weryfikacji pomiarów drugi chronograf optyczny Caldwella.

Pomiary zostały przeprowadzone w bezchmurny dzień, temperatura powietrza wynosiła 27 C, ciśnienie 1018 hPa, wilgotność względna 55%.

Zanim przejdziemy do właściwych pomiarów, należy skalibrować użyty proch. Ponieważ rewolwer rewolwerowi nierówny (mają inną szczelinę) i proch prochowi nierówny, warto zmierzyć energie pocisków wystrzelonych z broni nie posiadającej szczeliny. Dzięki temu, jeśli kiedyś będziecie chcieli powtórzyć mój eksperyment, możecie porównać na ile różnił się mój proch od waszego. Strzały kontrolne wykonałem z pistoletu GreatGun Derringer .45 z lufą 6” i naważkami 33 gr.

1. Strzały kontrolne

Proch został odmierzony wagowo na kieszonkowej wadze o zakresie 200 g i dokładności 0,01 g. Odmierzone naważki to 33,5±0,2 gr. Użyłem pocisków ACP-Sport Derringer 450-210. Zważona próbka 28 pocisków dała wagę 209,9±0,9 gr. Użyłem kapiszonów Sellier&Bellot 4,0.

Początkowe próby dały duży rozrzut prędkości z powodu kumulacji nagaru po kolejnych strzałach, więc opracowałem następującą procedurę ładowania:

1. Trzymając broń lufą do dołu wyszczotkować lufę szczotką mosiężną.Nasypać proch poprzez mosiężny lejek.
2. Załadować nasmarowany (smar własnej roboty: łój wołowy i wosk pszczeli 50:50) pocisk.
3. Wystartować pocisk podbijając gumowym młotkiem (miękka, biała strona młotka).
4. Przesunąć pocisk do komory posuwistym ruchem ręcznie bez młotka przy użyciu drewnianego stempla.

Po zastosowaniu powyższej procedury rozrzut prędkości znacząco spadł (odchylenie standardowe prędkości spadło z 72 do 11 fps).

Proch 3f:

Liczba strzałów: 5
Zmierzona prędkość pocisku [fps]: 874, 859, 869, 885, 883
Średnia: 874±11 fps
Prędkość teoretyczna: 944 fps
Energia zmierzona: 483±9 J
Energia teoretyczna (lufa 6”): 514 J

Proch 4f:

Liczba strzałów: 10
Zmierzona prędkość pocisku [fps]: 1026, 975, 963, 1005, 989, 968, 957, 968, 986, 987
Średnia: 982±21 fps
Prędkość teoretyczna: 1039 fps
Energia zmierzona: 610±19 J
Energia teoretyczna (lufa 6”): 683 J

Zmierzone energie są niższe od teoretycznych o 6% dla prochu 3f i 12% dla prochu 4f. Zmiana granulacji prochu z 3f na 4f w teorii powoduje wzrost energii o 33%, a w przypadku naszych pomiarów o 26%.

Możemy teraz przejść do rewolweru. Czy też zaobserwujemy wzrost energii? Czy może fakt istnienia szczeliny spowoduje brak zwiększonej efektywności prochu 4f? Przekonajmy się!

• Rewolwer

Proch został odmierzony wagowo na wadze kieszonkowej o zakresie 200 g i dokładności 0,01 g. Odmierzona naważka to 33,5±0,2 gr. Przy ładowaniu rewolweru okazało się jednak, że o ile w przypadku prochu 3f da się wcisnąć pocisk tak, żeby nie wystawał z bębna, to przy prochu 4f nie jest to możliwe. Zostały więc na miejscu (na strzelnicy) odmierzone objętościowo naważki 36 gr. Odchylenie standardowe tak odmierzonych naważek nie zostało sprawdzone. Użyłem pocisków stożkowych .450” o wadze 209,9±0,9 gr. Użyłem kapiszonów Sellier&Bellot 4,0.

Proch 3f:

Liczba strzałów: 5
Pomiary prędkości [fps]: 685, 647, 663, 635, 666
Średnia: 659±19 fps
Prędkość teoretyczna (bez szczeliny): 718 fps
Energia zmierzona: 262±11 J
Energia teoretyczna (bez szczeliny, 38 gr): 311 J
Ciśnienie teoretyczne (max): 930 bar.

Proch 4f:

Liczba strzałów: 5
Pomiary prędkości [fps]: 802, 795, 768, 776, 838
Średnia: 796±27 fps
Prędkość teoretyczna (bez szczeliny): 851 fps
Energia zmierzona: 382±19 J
Energia teoretyczna (bez szczeliny, 36 gr): 486 J
Ciśnienie teoretyczne (max): 1382 bar.

Wnioski

W pomiarach kontrolnych z pistoletem GreatGun wyszło, że użyty w eksperymencie proch jest o 6-12% słabszy od teoretycznego. Wynikać może to z samych właściwości prochu, który użyłem, ale także ze sposobu nabijania i np. przedmuchów wokół pocisku. Można to w przyszłości wyjaśnić staranniej uszczelniając pocisk, np. przez użycie przybitki.

W pomiarach z rewolwerem, rewolwer ma o 9% niższą energię o teoretycznej (i bez szczeliny) dla prochu 3f i 7% dla prochu 4f. Spodziewać można byłoby się skumulowanego osłabienia energii (słabszy proch i szczelina), ale tego nie widać. Dalszych eksperymenty z pistoletem o takiej samej długości lufy jak rewolwer, czyli np. 3” pistoletem GreatGun, uszczelnionym przybitką pociskiem a także i ewentualnie zaklejoną szczeliną w rewolwerze mogłoby wyjaśnić problem.

Czy zmiana prochu z granulacji 3f na 4f zwiększa energię? Tu wątpliwości nie ma. Wyniki potwierdzają to zarówno dla pistoletu jak i rewolweru. Fakt istnienia szczeliny w rewolwerze tego magicznie nie zmienia. W rewolwerze powoduje on wzrost średniej prędkości pocisku o 137 fps, co przy odchyleniach standardowych 19 i 27 fps pozwala sądzić, że jest to różnica statystycznie istotna (test t daje P=0,002% dla hipotezy zerowej). Po ludzku? Proch 4f – pomimo zmniejszonej o 2 grany naważki! – generuje większą energię w rewolwerze czarnoprochowym kalibru .44 i trzycalowej lufie. Używając takiego prochu możemy znacznie zwiększyć siłę rażenia broni.

Czy to jednak bezpieczne? Generowane ciśnienie nie jest znane, ale teoria wskazuje, że zmiana granulacji z 3fg na 4fg powoduje jego wzrost niemal o połowę. Nie spowodowało to widocznego zużycia ani tym bardziej uszkodzenia broni. Nie spowodowało też oczywiście eksplozji. Należy mieć to jednak na uwadze i ewentualne ładowanie rewolweru pełną naważką prochu 4f wykonywać tylko i wyłącznie na własną odpowiedzialność.

Sześć strzałów pociskami o wadze 200 granów i z 380 J energii to poważna sprawa. Jeżeli nabijemy taką broń pociskami ekspandującymi (hollow point) rzecz robi się jeszcze poważniejsza. Zainteresowanych odsyłam do naszego filmu, w którym testujemy to na żelatynie balistycznej i glinie.

Czy jesteście ciekawi, jak by to wyglądało w przypadku kulistych pocisków i większej naważki prochu? Jak by to wyglądało w rewolwerze z dłuższą lufą? Co gdybym nasypał Vesuvitu zamiast „szwajcara”? Zapraszam do kolejnych artykułów, a także do powstającej książki Księga dymu, którą można zamówić w przedsprzedaży już dziś. Będzie tam moc eksperymentów i o wiele więcej.

Howgh!

PS. Zainteresowanym mogę udostępnić surowe dane pomiarowe z przeprowadzonych eksperymentów. Proszę o kontakt: rufus@starywspanialyswiat.pl

PSS. NIE RÓBCIE TEGO SAMI. TO, ŻE MI PRZEKROCZONE CIŚNIENIE NIE ZNISZCZYŁO BRONI NIE GWARANTUJE TEGO U WAS

---

[1] Kenneth Rammage, Black Powder Handbook, Lyman 1969

[2] Davide Pedersoli, Owner’s Manual.

[3] Don Miller, Precision Shooting Annual 1996, Precision Shooting, Inc., 1996

[4] https://www.celnav.de/muzzleloaders/internal_ballistics.htm