1999/09/12

近代槍機結構及作用方式入門

導言

從最早的導火孔到現代各式各樣的槍機結構及作用方式,槍械設計家一直在追求 的目標就是要能夠確實有效地多次擊發,並且能夠迅速地裝填。基本上,共有四種 作用方式:機械式、後噴式、後座式、以及氣體作用式,當然也有由這四種方式中 的一兩種混合而得的。以下就來介紹各種結構及作用方式。

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手動上膛槍械──單發機械式

所謂的機械式通常指的是裝一發打一發的操作方式,不論是單發裝填 或是有彈倉彈匣,退殼上膛的動作完全由射手手動完成。但是在所有半自 動和全自動槍械上,通常也使用部份機械式的原理。

折疊式(Standing Breech Hinged Frame)

這個方式在散彈槍上最常看到,槍機容納部分兩部份,用鉸練連在一起, 在裝彈時,固定住槍管的那一部份可以向前折下,射手取出空彈殼,裝上新子彈, 把槍折回原位即可。

上升式閉鎖(Rising Block)

這種閉鎖方式較少被使用,射手壓下槓桿,槍機沿著容納部壁上的兩個凹槽上昇, 退殼鉤把彈殼抓出。通常使用擊鎚擊發。

落下式閉鎖(Falling Block)

這是由美國人亨利‧庇巴地(Henry Peabody)發明的原理。槍機後上方有個絞鍊 ,槍機下方有個槓桿支撐,一直延伸到扳機護弓下方。當射手扳下護弓槓桿時,槍機 失去下方支撐,因重力自然下降,露出膛室供射手退殼裝彈。拉回槓桿,槍機上昇, 完成閉鎖。使用這種原理的槍枝中,最著名的就是英國的馬丁尼─亨利單發步槍。 這種閉鎖方式在現代一些競技用槍上還是可以看到。

Henry Peabody Falling Block

下降式(Dropping Block)

這種閉鎖方式跟 Rising Block 正好相反,槍機沿著容納部壁上的凹槽下降, 原本是用在火砲上的閉鎖原理。溫徹斯特最早的 .22 單發步槍、以及美國南北戰爭時 著名的夏普斯(Sharps)單發步槍就是使用這種原理。在夏普斯步槍的槍機前端還 有一個鋒利的邊緣,上升時正好可以將當時紙製的彈殼劃破,射手不必在裝填前先 將彈殼咬破。

捲動式閉鎖(Rolling Block)

這是由雷明頓發明的閉鎖原理。它的機件十分簡單,基本上是一個擊鎚跟槍機。 槍機下方有絞鍊固定,平時由一個金屬彈簧片頂住關閉膛室,不過還不算是完全閉鎖。 當擊鎚扣發打到撞針時,擊鎚前下方的部份正好頂住槍機後方,完成閉鎖。要退殼時, 先將擊鎚後扳,形成待發,再將槍機上方的突出往後扳動,槍機就向後翻開,露出 膛室。

Rolling Breech Block

轉動式閉鎖(Rotating Breech Block)

這個閉鎖原理的槍機直徑約是膛室的兩倍,上面有個凹槽正好是膛室的開口尺寸 。槍機可以左右轉動,當凹槽轉至膛室開口時,可以退殼裝彈;當凹槽轉開後就形 成閉鎖。

Rotating Breech Block

翻動式閉鎖(Hinged Breech Block)

這是將前膛槍改裝成後膛槍時使用的最多的閉鎖方式。基本上槍機用一個絞鍊 固定在一邊(前方或側方),要裝彈時就用手翻開來,裝完彈翻回去,就靠著本 身重量維持在閉鎖位置。最著名的有英國採用的 Snider 系統與美國春田兵工廠的 Trapdoor 系統。

Trapdoor lock

手動上膛槍械──連發機械式

栓式(Bolt Action)

栓式槍機大概是世界上用的最多的閉鎖機構了,即使是半自動或全自動步槍,通 常他們也是用栓式槍機的原理來完成閉鎖的。它的原理就像一般門栓一樣,用一個 把柄轉動然後滑動來開鎖、閉鎖。一次大戰前後可以說是栓式槍機的黃金時期,直 到今日,大部份的民用步槍──尤其是獵槍──仍然使用栓式槍機。

栓式槍機的發明人是德國人保羅‧德雷賽(Paul Dreyse),他在 1835 年發明了 著名的針槍(Needle Gun),是普魯士在普奧及普法兩場戰爭致勝的武器。但是現 代通用的栓式槍機是德國毛瑟兄弟的發明。他們在 1860 年代開始研發步槍,也擷取了當代其他槍械設計家的概念(其中以 Mannlicher 的最為重要),在 1898 年推出的 Gewehr 98 步槍的槍機結構被公認為是栓式槍機的登峰造極之作。它的機件是這麼簡單有效 ,雖然後來有許多人嘗試要改進它,都無法有太大的突破。今日獵槍上的栓式槍機 跟百年前毛瑟的發明基本上沒有什麼不同。

Bolt Action

栓式槍機根據它們閉鎖的位置,又可分為三類:

前端閉鎖式(Front Locking)
這是毛瑟式槍機的特色,它的槍機前方有兩個突耳,轉動後會嵌入槍機容納部 壁上在膛室後方的凹槽。由於閉鎖的位置正好在膛室後方,槍機本身的誤差比較不 會影響到射擊的精確度。
後端閉鎖式(Rear Locking)
這是英國李‧恩菲爾德步槍的閉鎖方式。突耳位在槍機後方,為了閉鎖必 須在槍機容納部中段挖出凹槽,槍機容納部相對地就得做得厚重一點;由於閉鎖在 後方,槍機尺寸上的誤差多少對射擊精確度有點影響。不過,由於拉柄跟突耳的位 置很接近,這種閉鎖方式的開、閉鎖行程要比突耳在前方的毛瑟式槍機順暢得多。 由於這個特性,再加上李‧恩菲爾德的十發裝彈倉,英國陸軍在第一次大戰初期號 稱一個士兵每分鐘可以射擊 15 發之多。
直拉式(Straight Pull)
Mannlicher 是這類槍機的發明者。它有兩種不同的閉鎖方式,一種是當槍機 向前時會落下卡住槍機的後端形成閉鎖,用手將槍機向後直拉時,閉鎖機構會上升 讓槍機退後。另一種則讓槍機頭在前進時旋轉卡入容納部的凹槽,後退時反向旋轉 解除閉鎖。

槓桿式(Lever Action)

槓桿式的槍機在於使用槓桿原理退殼並上膛。最著名的是早期溫徹斯特的連發 步槍。

Lever Action

壓動式(Pump Action)/ 滑動式(Slide Action)

壓動式的槍機是應用在槍管下方的一個前後滑動的機構,用手向後滑動時退殼 ,向前滑動則將下一發子彈上膛。在今天多見於連發散彈槍上。

Lever Action

自動上膛槍械──噴動式

前噴式(Blow Forward)

這種系統極為罕見,主要原因是機械上沒有效率且不穩定。它的基本操作是將 整個槍管連膛室向前推動,彈殼留在原位,然後一個退殼針將彈殼彈出。接著槍 管由於復進簧的作用向後,同時將下一發子彈上膛。使用這種原理的槍非常罕見, 瑞士的 SIG 曾經應用在 AK53 上,但是這把槍一直停留在原型槍階段;SIG 後來 採用類似 H&K 的滾輪延遲後噴式的槍機。

SIG AK-53

直接後噴式(Direct Blowback)

直接後噴式並沒有一個真正閉鎖的機構,它主要利用槍機本身的慣性和復進簧 的彈性,在子彈擊發的瞬間保持膛室閉鎖。當彈殼施加在槍機上的力量克服慣性 開始向後運動時,槍膛內的氣體壓力也正好下降到可以安全開鎖的程度。

另外在許多直接後噴式的武器上還應用了提前擊發的裝置。它的原理是在槍機 向前運動將子彈上膛的過程中,在接近運動的尾端但未完全閉鎖時就將子彈擊發。 此時,彈殼的後座運動不但要克服復進簧的彈性和槍機的重量,還得克服槍機向前 運動的慣性。如此一來,復進簧的彈性要求可以減低一點,槍機重量也可以減輕。

直接後噴式的優點在於機械結構簡單,生產成本低,但是缺點是只能應用在低裝 藥量、低膛壓的彈藥上。直接後噴式在小口徑手槍及衝鋒槍上最為常見,用在步槍上 的較少。著名的華瑟 PPK 手槍及二次大戰時著名的美國湯姆生、德國 MP40 以及英 國 Sten 等衝鋒槍都是使用這個原理。

MP 40

延遲後噴式(Delayed Blowback)

由於直接後噴式只能用於低膛壓的彈藥,無法應用於強力的彈藥,如果要在步 槍上使用後噴式原理的話就必須要加上一些延遲性的機構來讓槍膛內的氣體壓力 有足夠的時間降壓。

氣體延遲後噴式(Gas Delayed Blowback)
這種延遲的原理在於讓部份氣體漏出到槍機部,對槍機產生向前推動維持閉鎖 的壓力。當槍膛中氣體壓力下降後,這個壓力也隨之下降,不再對槍機施壓。代表 作是德國 H&K P7 系列半自動手槍。
機械延遲後噴式(Mechanical Delayed Blowback)
這類延遲的原理通常是使用一些連桿,利用連桿不利於力量傳遞的機械特性 來延遲開鎖的動作。
折疊連桿延遲後噴式(Toggle Delayed Blowback)
這是連桿系統的變形。和一般連桿不同的是,它並不是嘗試將兩個已經張開的連 桿在向後運動時折疊起來;相反的,它是要把兩個折起的連桿張開來。
滾輪延遲後噴式(Roller Delayed Blowback)
這個原理使用一個兩段式的槍機。在後段的槍機上有兩個滾輪,當槍機向前運動 時會鎖定在槍機容納部壁上的凹槽。當子彈擊發時,後座力必須先將這兩個滾輪從凹槽 中退出來,才能推動整個槍機向後。這是機械延遲後噴系統中最常被使用的,在使用這 個原理的槍械中,最著名的是德國 H&K 廠的 G3 系列步槍及 MP5 系列衝鋒槍。
MP 5
槓桿延遲後噴式(Lever Delayed Blowback)
這個原理類似滾珠延遲式,同樣是使用兩段式的槍機。後段槍機上有一槓桿, 在槍機向前運動時伸出和槍機容納部壁上的凹槽結合。子彈擊發後,後座動能必須 先傳遞到後段槍機收回槓桿,整個槍機才能向後運動。
Blish
這是最早期的 M1928A1 型湯姆生衝鋒槍的操作原理。它使用一個 H 型的機件, 在槍機向前運動到達盡頭後下降形成閉鎖。子彈擊發後,槍機向後的運動必須克服 這個 H 型機件跟一個 70 度角的表面間的摩擦力,由此產生必要的延遲。這個原理 的缺點在於摩擦力並不固定,因此不能確保操作的可靠度。因此在二次大戰時的 M1A1 型湯姆生衝鋒槍就摒棄了這個系統,改用純粹的直接後噴式。
Blish system

底火作用式(Primer Actuation/Primer Projection)

這是比較特殊的作用方式:底火在子彈發射時會向後移動,這個動作被用來解除 膛室的閉鎖。不幸的是,它需要使用特殊子彈,而且這種作用方式不是那麼可靠。

自動上膛槍械──後座作用式(Recoil Action)

後座作用式指的是槍管在子彈擊發後因後座力而後退,應用這個所傳遞的能量來 完成開鎖、退殼、閉鎖、及上膛的動作。這個作用方式在半自動手槍及早期的機關 槍上(馬克沁機槍)比較常見,在步槍上只有美國約翰生 M1941 半自動步槍是比較 為人所知的例子。

短後座式(Short Recoil)

這是半自動手槍中最典型的作用方式。槍管在後退一小段距離,將能量傳遞到槍機 後就停止向後運動。馬克沁機關槍和白朗寧機關槍也是使用這個原理。

長後座式(Long recoil)

這個原理整個槍管因後座力向後運動很長的距離,直到完成退殼的動作,再向前運動 完成上膛、閉鎖。

自動上膛槍械──氣體作用式(Gas Action)

氣體作用式在半自動及全自動步槍、以及現代的輕機槍上比較常見。它們用到的 活動零件比比後座作用式的要少,尤其是槍管在氣體作用式上跟槍機容納部是固定在 一起,在理論上來說準確度應該比較好。

短行程活塞(Short Stroke Piston)

短行程活塞跟復進桿或槍機是分開的,由槍管中的小孔導入的氣體對活塞施以猛 烈但短暫的推力,活塞向後運動時推動復進桿和槍機。但是活塞在移動一小段距離後 會停下,並不隨復進桿繼續移動。短行程活塞的優點是重量較長行程輕,因此常用在 步槍上。代表性的步槍有 AR-18 半自動步槍。

長行程活塞(Long Stroke Piston)

長行程活塞的特徵是活塞延伸固定在槍機上,因此在受力移動時,活塞跟隨槍機 全程移動。它的重量雖然比較重,在機械上比較牢固,因此多用在輕機槍及中型機槍 等全自動武器上。著名的有 BAR 自動步槍、M1 格蘭特步槍、AK47、以及布倫輕機槍,現代的有魯格廠(Ruger)的 Mini-14 。

Mini-14 Action

氣體直推式(Direct Gas Action)

氣體直推式利用從槍管中導入的氣體,直接吹動槍機。它的優點是重量最輕, 機械上也最簡單。但是在瓦斯導管中可能會有積碳存在,必須小心清理。各國中最 早使用氣體直推原理的制式步槍是法國在 1949 年採用的 MAS49 半自動步槍, 但是最著名的應該要算是美國的 M-16(AR-15)了。

槍口集氣式(Muzzle Cap,又稱 Bang 原理)

這個原理由丹麥人 Soren H. Bang 在 1904 年取得專利,應用在半自動步槍的 設計上。它的原理基本上由一個杯狀的裝置在槍口收集彈頭出口後的剩餘氣體,再 用來運作槍機。由於有種種結構上和可靠度的問題,一直沒有被正式大量採用。使用 類似原理的只有早期的 M1 格蘭特步槍和德國的 Gewehr 41 步槍,數量也不多。 更詳細的討論見另篇:槍口集氣器原理探討

Bang

自動上膛槍械──閉鎖方式

折疊連桿式(Toggle Lock)

這個閉鎖的方式以 Luger 手槍為代表,馬克沁機槍也是使用同樣的閉鎖原理。基本 上是有兩根張開伸直的連桿頂住槍機形成閉鎖。後座力必須將連桿折合起來才能開鎖。

Luger P-08 Action

卡榫閉鎖(Lug Lock)

這種閉鎖方式通常用在半自動手槍上,由於它們槍機通常固定在滑套上,因此 閉鎖的目的在於將槍管跟槍機(還有滑套)在擊發時形成閉鎖。另一方面,由於 半自動手槍多半採用短後座作用式(short recoil),這個閉鎖機構又必須能夠 在適當的時間讓槍管跟槍機(滑套)分離,在機械結構上必須很巧妙。目前主要 分成三種:

白朗寧式
CZ Barrel Browning HP Barrel Colt Barrel白 朗寧在 20 世紀初設計他著名的柯爾特 M1911 半自動手槍時發明的巧妙裝置。 槍管在待發位置時以上方的兩道突耳嵌入滑套上的兩個溝槽內,跟槍機形成閉鎖。 當子彈擊發後,槍管跟滑套因後座力向後移動,在移動一小段距離後,膛室下方的 凸輪式連桿將膛室拉下,上方的突耳自然離開溝槽,槍管稍後會停下,不再向後移動。 此時滑套還是維持原來的運動方向,手槍的自動機件就利用這個能量拋殼,然後復進簧 發揮作用,滑套開始向前,將下一發子彈上膛,槍管也向前推,自動向上又形成閉鎖。 除了 M1911 外,白朗寧的 Hi-Power、CZ-75等很多手槍都採用類似的方式,只是大部 份都把凸輪式的連桿改成一道斜溝。
Colt M1911A1 Colt M1911A1
改良白朗寧式
Glock Barrel SIG Barrel 白朗寧式的閉鎖設計雖然是最廣為使用的方法,但是它也有缺點。要在槍管上 切割出兩道突耳不但費時費工,在滑套上的兩個溝槽也減弱了滑套的強度。因 此,瑞士的 SIG 公司在設計 P220 系列手槍的時候就把突耳跟溝槽通通都取消 ,膛室外面變成一個長方塊,直接就卡在滑套上方形退殼口的前緣。這種巧妙的設計 簡化了生產程序也強化了結構的強度。除了 SIG-Saur 的 P220 系列手槍之外,Glock 和 Ruger 的手槍也都是使用這個方式。
活動卡榫
Baretta Barrel 活動卡榫的閉鎖方式以毛瑟的 C/96 Broomhandle(所謂的盒子砲)及華瑟(Walther) 的 P-38 為代表。這種閉鎖方式是用一個位在槍管下方的活動式卡榫來和槍機(毛瑟式) 或滑套(華瑟式)結合。當子彈擊發時,這個卡榫會讓槍管和槍機(滑套)同步向後; 在運動一小段距離後,由於重力或脫離針的作用,卡榫自動降下,跟槍機(滑套)分離。 這時槍管已經停止運動,但是槍機(滑套)繼續向後,最後完成退膛、上膛的整個動作。 除了這兩型手槍之外,義大利的貝瑞塔 92 系列手槍也是使用同樣的方式。

C96 Action P-38 Action

轉動式槍機(Rotating Bolt)

這是目前最常用的閉鎖方式,槍機(bolt)位在槍機座(carrier)之中可以前後滑動 ,槍機向前時由於閉鎖滑槽的關係,槍機會以前進軸線為中心轉動,槍機頭上的突耳正好 就會滑入膛室後方的突耳空隙中,形成閉鎖。在子彈擊發後,後座或氣體的能量經由活塞 或直噴方式,強迫槍機座後退,此時槍機仍然在閉鎖狀態。當槍機座後退一段距離後,閉 鎖滑槽迫使槍機旋轉開鎖;開鎖後槍機也隨之一起後退,完成拋殼、上膛的動作。

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