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在枪械发展史上,自动手枪问世以前,转轮手枪是人们心目中的“白月光”。随着自动手枪的出现,转轮手枪逐渐失去市场,最终随火绳枪、燧发枪和火帽枪等古董枪一起被“封存”在玻璃柜中,沦为收藏品,可谓“日益衰微,繁华落尽”。到了21世纪初,转轮手枪迎来新的生机,尤其是齐亚帕犀牛转轮手枪的问世,引起了全球爱好者的广泛关注。它之所以成功,要归功于打破传统设计思维边界,超越传统限制,将创新的未来设计与前卫的外观融合在一起,创造出了外观独特、性能卓越的新一代转轮手枪。那么,齐亚帕犀牛转轮手枪做了哪些创新工作?它如何实现每一个功能?各个构件如何相互关系和运作?本文将通过逆向设计的三维数模,对犀牛转轮手枪的设计细节逐一进行解析。
犀牛Rhino 60DS (上)与传统转轮手枪Taurus Model 66(下)的外形对比
吉索尼的绝唱之作
自转轮手枪诞生以来,各种技术方案被不断地发掘和尝试,要实现实质性的创新并不容易。近百年来,取得最优发明成果的要数意大利枪械设计师埃米利奥·吉索尼(Emilio Ghisoni)。他是一位具有前瞻性思维的大师,取得多项枪械发明专利。
检索美国专利网站上吉索尼的专利,先后共有8项授权,主要聚焦在转轮手枪方面,其中US7523578B2号专利即犀牛专利手枪于2009年4月28日获得授权,可惜的是吉索尼于 2008 年去世,无法看到自己的创新设计在世界广受欢迎的繁荣景象,因此这一专利设计也是吉索尼的绝唱。
意大利枪械设计师埃米利奥·吉索尼
犀牛转轮手枪总体结构组成
很多人在初次体验犀牛转轮手枪时,过度沉浸于传统转轮手枪的思维定势,多为其操作方式感到困惑,要想驾驭它,必须用探索的思维进行试验性的操作。
从犀牛转轮手枪的整体形态来看,它有着传统转轮手枪的面孔和特征,都是在转轮座中间设置转轮弹巢,后方设置发射机构,瞄具设置在转轮座顶部,总体结构外形紧凑,轻巧而坚固。但仔细端详体察,就会发现许多细节上的与众不同,让你不得不好奇它的机构原理,不得不承认它与生俱来的非常规设计。
结构组成图
犀牛转轮手枪由转轮座、转轮弹巢、发射机、枪管和握把等零部件组成。其中转轮座作为承载基础,转轮弹巢与支臂结合后安装在转轮座内,利用定位螺钉固定支臂,防止脱出。枪管通过螺纹安装在转轮座前端,插入枪管套后在口部通过螺套和定位销固定。在发射机构槽内有7个机构铰接孔(A、B、C、D、E、F、G),盖板与转轮座的安装孔和铰接孔一一对应,装入后用4个螺钉固定(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ),盖板结构如图所示。橡胶握把装入转轮座后用螺钉固定。机械瞄具分别用螺钉固定于转轮座后上方和枪管套前上方,并设有醒目的导视光纤。
盖板结构与结合孔位
转轮座结构特征 犀牛转轮手枪的转轮座结构与大多数转轮手枪相似,都是整块金属上切削出弹巢窗、扳机护圈、支臂槽和枪管孔等,从右侧向内切削出发射机构安装槽,安装盖板后形成安装发射机空腔。转轮座最大的不同是采用铝合金材质,为了满足较高的强度要求,在弹巢底面设置了硬质金属(钢)材质加固板,通过燕尾导轨安装在弹巢窗后部。弹巢从左侧打开,相应的支臂槽设置在左侧。
转轮座右视图
转轮座与底板结合的左视图
枪管低置布局 相比于传统的转轮手枪,犀牛转轮手枪采用枪管低置的布局方案,将枪管放置在弹巢的低位弹膛(6点钟位置),这种设计有效降低了射击火线位置。射击后坐力直接传递至握持手掌的中心,而不是虎口上方。这样的设计旨在减少枪管翻转的力矩和减轻后坐力,使射击变得更稳定,无需特别训练即可掌握要领,射击手感是柔和的“抚慰”,而不是酸痛的“折磨”。
犀牛200DC手枪(下)与传统手枪的握持对比
弹巢结构 弹巢采用六面体棱柱造型,外部设有定位槽,内部有6个弹膛。中间装有退壳挺、退壳杆、闭锁杆等机构。连壳器用于连接6发枪弹,相邻弹膛之间有6个转动齿穿过退壳挺并凸出弹壳底部。支臂与转轴结合后被横销限位,退壳杆从转轴前方装入并与退壳挺结合。在支臂和弹巢之间设有拉钩,其头部与弹巢前方凸出的环槽圆柱扣合,限制弹巢在轴向上的移动,并控制弹巢与枪管之间的间隙。支臂的顶部设有定位球窝,用于固定和限位弹巢。支臂的转轴沿纵向装入并通过定位螺钉限位。
弹巢结构图
弹巢与支臂的结合图
发射机构 犀牛转轮手枪最别具一格的关键设计是发射机构,打开盖板就能看到纵横交错,立体穿插的结构组合。要弄明白这些构件如何相互作用、如何实现功能,并非简单一眼就能看透,若想用最简练的语言将机构原理讲解清楚则更难。
发射机构装配状态
消隐转轮座时构件装配关系图
犀牛转轮手枪在扣动扳机时需要实现供弹、转动定位、击发和单动状态指示器等一系列动作,有双动或单动两种模式。根据机械原理,任何机构要实现功能,都需要有输入和输出,扳机作为机构运动的动力起点,是输入构件;供弹、转动定位和击发等都属于输出部分,一个输入对应多个输出,必须要有专门的构件来分配力量,只要找到这个构件,就会简化机构解析的难度。反复扣动几次扳机,会发现构件主要绕着扳机轴、互链板轴、击锤轴、待发杆轴和击锤簧杆轴这5个铰接轴转动,而将扳机力量分配到其他支点的构件就是分配构件。本文将这个构件称为“互链板”,它由多个铰接支点和分力臂组成。
互链板结构图
弹巢定位机构原理 扳机、弹巢定位卡笋和定位扭簧被铰接在一起,弹巢定位卡笋的铰接处设置了1个直槽,有转动和沿直槽移动两个自由度。定位扭簧的一端固定在转轮座上,另一端对弹巢定位卡笋施力。互链板上的定位臂与弹巢定位卡笋之间形成扣动关系,扣动扳机时连杆带动互链板转动,弹巢定位卡笋被定位臂扣动一定角度后分离,弹巢转过60°时弹巢定位卡笋在定位扭簧的作用下回位,卡笋重新卡在弹巢定位槽中,使弹巢固定不动。松开扳机时互链板在回位力的作用下回转,强制弹巢定位卡笋沿弹巢定位槽往复移动,过程中对弹巢始终定位。
弹巢定位机构运动过程
机构复位时弹巢定位卡笋的运动
供弹机构原理 供弹杆铰接在互链板上,下方的锥形槽与回位杆形成联动机构,在扣动扳机时互链板发生转动,使供弹杆向上抬起,供弹杆头部顶在弹巢凸出的转动齿上,供弹杆升高过程中将弹巢拨转。松开扳机时,回位杆在簧力作用下带动供弹杆向下运动,依靠相互的牵连关系将扳机复位。
供弹机构运动过程
在供弹杆的上方,有阶梯圆柱状的状态指示器,从上方向下装入转轮座,并有弹簧作用,当供弹杆每次向上运动时会顶起状态指示器;在联动状态下扣动扳机,状态指示器突出后立即复位;在单动状态下,单动状态指示器头部凸出孔口,能从外部看到(红色凸出),当扣动扳机完成发射后松开扳机时,凸出的头部缩入孔内。
实物样机上突出的单动状态指示器
双动发射原理 互链板上大的阻铁臂与装在击锤左侧的阻铁扣合,击锤的右侧与压杆扣合,扣动扳机时阻铁臂对阻铁作用,强制击锤转动,带动压杆压缩击锤簧,过程中阻铁随着击锤转动角度变大而逐渐远离阻铁臂,当两者的扣合解脱时,击锤回转,撞击击针前移并击发枪弹。松开扳机时,互链板回转,机构通过牵连关系恢复静态平衡,阻铁与阻铁臂重新扣合。
击锤与阻铁和压杆的结合关系
双动发射时扳机扣动过程
击锤撞击击针的过程
单动发射原理 为了降低发射动作对射击精度的影响而设计轻敏触发的单动发射功能,在转轮座尾部上方设置单动杆,与传统转轮手枪的击锤在同一位置,可用拇指方便地扳转,在犀牛转轮手枪中称其为“伪锤”。单动杆与单发压杆通过铰接连接,并带有回位弹簧。单发压杆中间有约束导槽,当扳动单动杆时,单发杆向下移动并与压杆接触,强制压下压杆,过程中压缩击锤簧。击锤与压杆之间的凸轮副带动击锤转动,过程中供弹臂与阻铁臂底部的单动拨转面产生接触,强制互链板转动,带动弹巢定位卡笋解除对弹巢的限位,供弹杆升高推动弹巢转动,完成供弹,并使单动状态指示器凸出孔口,过程中扳机从正常状态转为单发状态。
单动状态转换过程
互链板的铰接轴处设有一个T形的单发阻铁,前臂被转轮座限位,后臂装有圆柱螺旋弹簧,能与击锤产生接触。垂臂可以与互链板上的单发柱台接触。当击锤转动时,单发臂挤压单发阻铁转动,在击锤转到约45°倾斜时单发阻铁与击锤分离,单发阻铁在簧力作用下回位。松开待发杆时,在簧力作用下带动单发杆回位,击锤在压杆作用下回位时被预先回位的单发阻铁限位,击锤成待发状态。互链板转动时单发柱台与单发阻铁产生接触,机构成静平衡系统。当扣动扳机时,单发柱台与垂臂接触,进而拨转单发阻铁,解除对击锤的限位,击锤在压杆作用下回转并撞击击针,供弹杆随着互链板转动会继续升高,推动单动状态指示器上升。完成发射动作后松开扳机,各构件恢复原位。
单动发射过程
单-双动状态转换 扳转待发杆后转至阻铁对击锤限位时,发射机构从双动状态转换为单动状态。使用中常有单动状态没有完成发射,需要将发射机构从单动状态切换回双动状态,步骤为:首先扳转单动杆不松开,使单动杆压住击锤,随后扣动扳机,解除单动阻铁对击锤的限位,接着缓慢松开待发杆,最后再松开扳机,各构件恢复到双动发射模式。
单动状态转换为双动发射状态
保险功能 作为有史以来最安全的手枪之一,犀牛转轮手枪没有独立的保险装置,但它通过机构关系实现多种保险功能,主要有供弹不到位保险、击锤限位保险等。许多科普资料中提到了击针保险、扳机保险和单动保险等,但实际上并非如此。从机构关系和专利资料来看,犀牛转轮手枪的安全功能依靠机构的不可逆运行特性和静态平衡特性来实现。发射机构中唯一的主动构件是扳机,任何试图从其他构件施加力量或者构件自身向外施加力量的行为都无法获得击锤撞击击针的输出动作。 在发射机构中,当扳机处于正常状态时,各构件之间的相互作用力主要来自于主弹簧力。各构件相互接触,使得系统保持平衡状态。在这种状态下,击锤与击针分离,阻铁受到阻铁臂的限制,防止击锤向前撞击击针。当单发杆间接施力于击锤,使各构件的位置关系转变为待击状态时,阻铁臂依然限制阻铁运动,从而间接地限制击锤运动。如果遇到意外解脱,机构的不可逆运行特性使其自动转换为静平衡状态,击锤不能撞击击针。只有扳机处于击发状态,阻铁臂与阻铁分离,机构才能打破静态平衡,击锤将力量或动能传递到外部。
机构静平衡状态时的安全机理
机构在单动状态时的安全机理
隐藏在机构中的安全功能可以确保枪支在跌落、振动或其他意外触发的情况下绝对安全。也确保了单双动转换操作时的绝对安全。 弹巢定位卡笋使枪管与发射弹膛保持同轴外,还有闭锁不到位保险功能,当扳机被扣下时,连杆铰接轴处会强制弹巢定位卡笋向上,使弹巢在发射时保持稳固,若弹巢供弹不到位,弹巢定位卡笋被弹巢限位,在连杆铰接轴处限制扳机转动,不能完成发射,实现闭锁不到位时无法发射的保险功能。
机构的供弹不到位保险功能
在开锁杆的前方,会有一个红色的发射机构状态指示器。在双动发射状态下,当扳机被扣下时,指示器会突出显示,松开扳机时会缩回。而在单动发射时,指示器会一直突出显示,提醒射手处于单动状态。需要注意的是,这个构件与保险没有任何关联,它只是用作警示。如上文图16所示。 开锁与闭锁 犀牛转轮手枪设有开锁杆和回位簧,开锁杆位于转轮左侧尾部上方,开锁杆底部与顶杆相连,顶杆与转轴同心,在开锁操作时向下扳转开锁杆,顶杆向前水平移动,将转轮轴从孔内顶出,然后沿横向方向朝左推出弹巢。在闭锁时,按照逆序操作。闭锁后转轴在压缩簧力的作用下自动插入轴孔,推动顶杆向后水平移动,迫使开锁杆回位。
开锁操作
击发机构 在犀牛转轮手枪的专利文献中列出分离式击针和固定式击针两个方案,在市场销售的样机中也有两种击发版本,分离式击针在勤务和维修方面优势显著,但扳机力比固定式的偏大,销售的产品多是分离式击针版本。该版本机构比较简单,通过螺套从后方将带有回位簧的击针固定在底板上,随同底板一起装入转轮座,装入后击针尾部向后伸出。
击发机构组成
人机工效 犀牛手枪的人机工效是枪械领域的顶级设计,在紧凑尺寸下充分考虑握持感受,橡胶制成的握把具有握持舒适、传力稳定、能有效降低可感后坐力的特点,在发射时产生较大的横向变形,具有握持膨胀感,能令使用者自动加大握持的力度,使据枪更加稳定。 犀牛转轮手枪紧凑的结构使单手操作效果非常显著,单手握持时可方便实现开锁、闭锁或发射等所有操作动作。作为一支具备双动发射功能的转轮手枪,与所有双动转轮手枪一样,存在轻化扳机力的设计难题。扳机力偏大,影响枪械的发射稳定,在双动发射时扳机力约67N,这个参数相对偏大。 犀牛转轮手枪的结构优势外溢到瞄准,表现出非常显著的快速指向性能,伸臂举枪射击时,能自然地将枪口指向目标,笔者在握持体验时,举枪自然瞄准的效果使人意外,总有一种没有瞄准就已瞄准的感觉,怀疑的同时再次确认,结果依然是已经瞄准,优秀的人机工效教人不得不服。另外,准星有一个红色光纤插件,照门有两个绿色插件,为瞄准锁定带来了很大方便。在众多人机优势之外也有少许不足,即大拇指难以放置,由于枪械极限紧凑,采用传统的“拇指向前”握持姿势,大拇指可能会伸到枪管与弹膛对齐的位置处,或是压在转轮上,阻碍转轮的转动。 结语 枪械发射机构是一个复杂而精细的系统,其中各个构件相互牵连,以实现安全可靠的发射功能。作为百年来杰出的创新设计,犀牛转轮手枪至今仍处于专利保护期内,它的机构原理和结构特征非常值得作为专业技术资料来学习, 关于其机构安全可靠和外观形态独特的文献很多,但少有相关机构原理的文章。笔者有幸从朋友那里得到逆向设计的立体数模,通过图片和文字将其机构和特征与大家分享,文中对各机构相关的原理做了解析,有的内容比较繁琐,有的细节却有遗漏,不足之处还请读者批评指正。 (本文发表于《轻兵器》2023年第9期,文有删改)
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