المقذوفات الداخلية

البارود ( المسحوق الأسود ) هو خليط ميكانيكي للألعاب النارية ، مطحون ناعماً ومضغوط ومحبب ، يتكون من الكبريت والفحم ونترات البوتاسيوم أو نترات الصوديوم . يمكن إنتاجه بأحجام حبيبات متنوعة. يؤثر حجم وشكل الحبيبات على مساحة السطح النسبية ، مما يؤدي إلى تغيير معدل الاحتراق بشكل ملحوظ. معدل احتراق البارود الأسود غير حساس نسبياً للضغط، مما يعني أنه يحترق بسرعة وبشكل متوقع حتى بدون حصر، ^{[ 13 ]} مما يجعله مناسباً أيضاً للاستخدام كمادة متفجرة منخفضة الطاقة. يتميز البارود بمعدل تحلل بطيء جداً، وبالتالي قوة تفجير منخفضة للغاية . وهو ليس، بالمعنى الدقيق للكلمة، مادة متفجرة، بل مادة "مُشتعلة"، لأنه لا ينفجر بل يتحلل بالاحتراق البطيء نتيجة لآلية انتشار جبهة اللهب دون سرعة الصوت.

يتكون النيتروسليلوز، أو ما يُعرف بـ"القطن المتفجر"، بفعل حمض النيتريك على ألياف السليلوز . وهو مادة ليفية شديدة الاشتعال، تشتعل بسرعة عند تعرضها للحرارة. كما أنه يحترق احتراقًا نظيفًا للغاية، حيث يتحول بالكامل تقريبًا إلى مكونات غازية عند درجات حرارة عالية مع القليل من الدخان أو البقايا الصلبة. يُعد النيتروسليلوز المُجلتن نوعًا من البلاستيك ، ويمكن تشكيله على هيئة أسطوانات أو أنابيب أو كرات أو رقائق تُعرف باسم المواد الدافعة أحادية القاعدة . يُمكن لحجم وشكل حبيبات المادة الدافعة أن يزيد أو يُقلل من مساحة السطح النسبية ، ويُغير معدل الاحتراق بشكل ملحوظ. يُمكن إضافة مواد مضافة وطلاءات إلى المادة الدافعة لتعديل معدل الاحتراق بشكل أكبر. عادةً ما تُستخدم مساحيق سريعة الاحتراق جدًا للمسدسات والبنادق ذات الرصاص الخفيف أو منخفض السرعة، ومساحيق متوسطة السرعة للمسدسات ذات العيار الكبير وطلقات البنادق الخفيفة ، ومساحيق بطيئة الاحتراق لطلقات البنادق الثقيلة ذات العيار الكبير. ^{[ 14 ]}

يمكن إضافة النيتروجليسرين إلى النيتروسليلوز لتكوين "وقود دافع ثنائي القاعدة". يعمل النيتروسليلوز على تقليل حساسية النيتروجليسرين لمنع الانفجار في الحبيبات بحجم الوقود الدافع (انظر الديناميت )، بينما يعمل النيتروجليسرين على تحويل النيتروسليلوز إلى مادة هلامية، مما يزيد من الطاقة. تحترق المساحيق ثنائية القاعدة أسرع من المساحيق أحادية القاعدة ذات الشكل نفسه، وإن لم يكن احتراقها بنفس النظافة، ويزداد معدل الاحتراق مع زيادة محتوى النيتروجليسرين.

في المدفعية ، يُستخدم الباليستيت أو الكورديت على شكل قضبان أو أنابيب أو أنابيب مشقوقة أو أسطوانات مثقبة أو أنابيب متعددة؛ ويتم اختيار الشكل الهندسي لتوفير خصائص الاحتراق المطلوبة. (على سبيل المثال، تُعد الكرات أو القضبان المستديرة "ذات احتراق تنازلي" لأن إنتاجها من الغاز يقل مع مساحة سطحها كلما صغر حجمها عند الاحتراق؛ أما الرقائق الرقيقة فهي "ذات احتراق محايد"، لأنها تحترق على أسطحها المستوية حتى تُستهلك بالكامل. أما الأسطوانات المثقبة طوليًا أو متعددة الثقوب المستخدمة في البنادق أو المدافع الكبيرة ذات السبطانات الطويلة فهي "ذات احتراق تدريجي"؛ حيث تزداد مساحة الاحتراق مع ازدياد القطر الداخلي للثقوب، مما يوفر احتراقًا مستمرًا ودفعًا طويلًا ومتواصلًا للقذيفة لإنتاج سرعة أعلى دون زيادة ضغط الذروة بشكل مفرط. ويعوض مسحوق الاحتراق التدريجي جزئيًا عن انخفاض الضغط مع تسارع القذيفة داخل السبطانة وزيادة الحجم خلفها.) ^{[ 1 ]}

تتضمن الذخيرة عديمة الغلاف مادة دافعة مصبوبة على شكل حبة صلبة واحدة، مع وضع مادة الإشعال في تجويف عند قاعدتها، وتثبيت الرصاصة في مقدمتها. ونظرًا لكبر حجم حبة المادة الدافعة (يبلغ حجم معظم أنواع البارود عديم الدخان حوالي 1  مم، بينما قد يصل قطر حبة الذخيرة عديمة الغلاف إلى 7  مم وطولها إلى 15  مم)، فإن معدل الاحتراق النسبي يكون أعلى بكثير. ولتحقيق هذا المعدل، غالبًا ما تستخدم الذخيرة عديمة الغلاف متفجرات مُعدَّلة، مثل RDX .

تتمثل المزايا الرئيسية للذخيرة عديمة الغلاف في الاستغناء عن الحاجة إلى استخراج وإخراج غلاف الخرطوشة الفارغ، مما يسمح بمعدلات إطلاق نار أعلى وآلية أبسط، بالإضافة إلى تقليل وزن الذخيرة عن طريق التخلص من وزن (وتكلفة) الغلاف النحاسي أو الفولاذي. ^{[ 15 ]}

على الرغم من وجود بندقية عسكرية تجريبية واحدة على الأقل ( H&K G11 )، وبندقية تجارية واحدة ( Voere VEC-91 )، تستخدمان ذخيرة بدون غلاف، إلا أنهما لم تحققا نجاحًا يُذكر. ومن البنادق التجارية الأخرى بندقية Daisy VL التي صنعتها شركة Daisy Air Rifle Co.، وهي مُصممة لاستخدام ذخيرة عيار 0.22 بدون غلاف، تُشعل بنفخة هواء مضغوط ساخن من ذراع ضغط زنبرك قوي، كما هو الحال في بنادق الهواء. وبطبيعة الحال، لا يُمكن إعادة تعبئة الذخيرة بدون غلاف، لعدم وجود غلاف متبقٍ بعد إطلاق الرصاصة، كما أن المادة الدافعة المكشوفة تُقلل من متانة الذخيرة. إضافةً إلى ذلك، يعمل الغلاف في الخرطوشة القياسية كحاجز مانع لتسرب الغاز من حجرة الإطلاق . أما الأسلحة التي تستخدم ذخيرة بدون غلاف، فتتطلب حجرة إطلاق ذاتية الإغلاق أكثر تعقيدًا، مما يزيد من تعقيد التصميم والتصنيع. ومن المشاكل الأخرى غير المرغوب فيها، الشائعة في جميع الأسلحة سريعة الإطلاق، ولكنها تُشكل مشكلة خاصة لتلك التي تستخدم ذخيرة بدون غلاف، هي مشكلة " انفجار " الذخيرة. تحدث هذه المشكلة بسبب الحرارة المتبقية من الحجرة التي تسخن الرصاصة الموجودة في الحجرة إلى درجة اشتعالها، مما يتسبب في إطلاق نار غير مقصود.

لتقليل خطر انفجار الخرطوشة، يمكن تصميم الرشاشات لإطلاق النار من وضعية الترباس المفتوح ، حيث لا يتم إدخال الخرطوشة في حجرة الإطلاق إلا عند سحب الزناد، وبالتالي لا توجد فرصة لانفجارها قبل أن يكون المستخدم مستعدًا. يمكن لهذه الأسلحة استخدام الذخيرة عديمة الغلاف بكفاءة. عمومًا، تُعتبر تصاميم الترباس المفتوح غير مرغوب فيها إلا في الرشاشات؛ إذ تتسبب كتلة الترباس المتحرك للأمام في اهتزاز السلاح كرد فعل، مما يقلل بشكل كبير من دقته، وهو أمر لا يُشكل عادةً مشكلة في إطلاق النار من الرشاشات.

كثافة الحشوة هي النسبة المئوية للمساحة داخل غلاف الخرطوشة المملوءة بالبارود. عمومًا، تشتعل الحشوات التي تقترب كثافتها من 100% (أو حتى الحشوات التي يضغط فيها وضع الرصاصة في الغلاف البارود) وتحترق بشكل أكثر انتظامًا من الحشوات ذات الكثافة المنخفضة. في الخراطيش المتبقية من عصر البارود الأسود (مثل .45 كولت و.45-70 غوفيرنمنت )، يكون الغلاف أكبر بكثير من اللازم لاستيعاب أقصى شحنة من البارود عديم الدخان عالي الكثافة. تسمح هذه المساحة الإضافية للبارود بالتحرك داخل الغلاف، متراكمًا بالقرب من مقدمته أو مؤخرته، مما قد يتسبب في اختلافات كبيرة في معدل الاحتراق، حيث يشتعل البارود بالقرب من مؤخرة الغلاف بسرعة، بينما يشتعل البارود بالقرب من مقدمته لاحقًا. يكون تأثير هذا التغيير أقل وضوحًا مع أنواع البارود سريعة الاشتعال. عادةً ما توفر هذه الخراطيش ذات السعة العالية والكثافة المنخفضة أفضل دقة مع أسرع أنواع البارود المناسبة، على الرغم من أن هذا يُبقي إجمالي الطاقة منخفضًا بسبب ذروة الضغط العالية الحادة.

تُعكس خراطيش مسدسات ماغنوم هذه المفاضلة بين القوة والدقة باستخدامها مساحيق ذات كثافة أقل واحتراق أبطأ، مما يُعطي كثافة تحميل عالية ومنحنى ضغط واسع. أما الجانب السلبي فهو زيادة الارتداد وانفجار الفوهة نتيجةً لكتلة المسحوق الكبيرة وضغط الفوهة العالي.

تتميز معظم خراطيش البنادق بكثافة تحميل عالية عند استخدام البارود المناسب. وعادةً ما تكون هذه الخراطيش ذات عنق ضيق، بقاعدة عريضة تضيق تدريجيًا إلى قطر أصغر، وذلك لاستيعاب رصاصة خفيفة وعالية السرعة. صُممت هذه الخراطيش لاستيعاب كمية كبيرة من البارود منخفض الكثافة، مما يوفر نطاق ضغط أوسع من خراطيش المسدسات الكبيرة. تتطلب هذه الخراطيش استخدام سبطانة بندقية طويلة لتحقيق أقصى كفاءة لها، على الرغم من أنها تُستخدم أيضًا في المسدسات الشبيهة بالبنادق (ذات الطلقة الواحدة أو ذات الترباس) بسبطانات يتراوح طولها بين 25  و38 سم (10 إلى 15 بوصة  ).

كانت الخراطيش ذات الجدران المستقيمة هي المعيار منذ بدايات صناعة الأسلحة الخرطوشية. ونظرًا لبطء احتراق البارود الأسود، تحققت أعلى كفاءة باستخدام رصاصات كبيرة وثقيلة، لذا كان قطر الرصاصة هو الأكبر عمليًا . سمح القطر الكبير برصاصة قصيرة ومستقرة ذات وزن عالٍ، وبأقصى حجم ممكن لتجويف السبطانة لاستخلاص أكبر قدر من الطاقة في سبطانة ذات طول محدد. وُجدت بعض الخراطيش ذات خراطيش طويلة ومدببة، ولكنها كانت عمومًا محاولة لاستخدام خرطوشة موجودة لإطلاق رصاصة أصغر بسرعة أعلى وارتداد أقل. مع ظهور البارود عديم الدخان ، أصبح من الممكن توليد سرعات أعلى بكثير باستخدام بارود بطيء الاحتراق في خرطوشة كبيرة الحجم، لدفع رصاصة صغيرة وخفيفة. ظهرت خرطوشة ليبل 8 ملم الغريبة ذات الشكل المخروطي ، والمصنوعة بتضييق عنق  خرطوشة البارود الأسود القديمة عيار 11 ملم، في عام 1886، وسرعان ما تبعتها خراطيش ماوزر 7.92×57 ملم و 7×57 ملم العسكرية، بالإضافة إلى خرطوشة وينشستر التجارية عيار 30-30 ، وجميعها تصاميم جديدة مصممة لاستخدام البارود عديم الدخان. تتميز جميع هذه الخراطيش بكتف مميز يشبه إلى حد كبير الخراطيش الحديثة، وباستثناء خرطوشة ليبل، لا تزال تُستخدم في الأسلحة النارية الحديثة على الرغم من أن عمرها يزيد عن قرن.

عند اختيار خرطوشة بندقية لتحقيق أقصى دقة، قد تُحقق الخرطوشة القصيرة والسميكة ذات التناقص الطفيف في قطر الغلاف كفاءة أعلى وسرعة أكثر ثباتًا من الخرطوشة الطويلة والرفيعة ذات التناقص الكبير في قطر الغلاف (وهذا أحد أسباب تصميم عنق الزجاجة). ^{[ 16 ]} ونظرًا للاتجاهات الحالية نحو الأغلفة الأقصر والأكثر سمكًا، مثل خراطيش وينشستر سوبر شورت ماغنوم الجديدة ، يبدو أن الخرطوشة المثالية قد تكون كروية الشكل من الداخل. ^{[ 17 ]} تتطلب خراطيش الرماية وصيد القوارض أعلى دقة، لذا تميل أغلفة هذه الخراطيش إلى أن تكون قصيرة وسميكة وغير متناقصة تقريبًا مع أكتاف حادة. كما تسمح الأغلفة القصيرة والسميكة بتصنيع أسلحة قصيرة الحركة أخف وزنًا وأكثر متانة مع الحفاظ على نفس مستوى الأداء. لكن هذا الأداء يأتي على حساب الأغلفة السميكة التي تشغل مساحة أكبر في المخزن ، والأكتاف الحادة التي لا تُسهل عملية التلقيم، واستخراج الخرطوشة الفارغة بشكل أقل موثوقية. لهذه الأسباب، عندما يكون التلقيم الموثوق أكثر أهمية من الدقة، كما هو الحال في البنادق العسكرية، تُفضل الأغلفة الأطول ذات زوايا الأكتاف الأقل حدة. مع ذلك، ثمة اتجاه طويل الأمد، حتى بين الأسلحة العسكرية، نحو استخدام خراطيش أقصر وأكثر سمكًا. يُعدّ غلاف خرطوشة الناتو 7.62×51 ملم الحالي، الذي يحل محل غلاف خرطوشة .30-06 سبرينغفيلد الأطول ، مثالًا جيدًا على ذلك، وكذلك خرطوشة 6.5 غريندل الجديدة المصممة لتعزيز أداء بنادق وكربينات عائلة AR-15 . ومع ذلك، فإن دقة الخرطوشة وفعاليتها التدميرية لا تقتصر على طول غلافها وقطره، إذ يتميز غلاف خرطوشة الناتو 7.62×51 ملم بسعة أصغر من غلاف خرطوشة .30-06 سبرينغفيلد ، ^{[ 18 ]} مما يقلل من كمية الوقود الدافعة المستخدمة، وبالتالي يقلل بشكل مباشر من وزن الرصاصة وسرعة الفوهة، وهما عاملان أساسيان في الفعالية التدميرية (كما هو موضح بالتفصيل في مواصفات الخرطوشة المنشورة المرفقة هنا للمقارنة). من ناحية أخرى، فإن بندقية 6.5 غريندل قادرة على إطلاق رصاصة أثقل بكثير (انظر الرابط) من بندقية 5.56 ناتو من عائلة أسلحة AR-15، مع انخفاض طفيف فقط في سرعة الفوهة، مما قد يوفر مقايضة أداء أكثر فائدة.

بما أن معدل احتراق البارود عديم الدخان يتناسب طرديًا مع الضغط، فإن تراكم الضغط الأولي (أي "ضغط بدء الإطلاق") يؤثر بشكل كبير على السرعة النهائية ، خاصةً في الخراطيش الكبيرة ذات البارود سريع الاحتراق والمقذوفات خفيفة الوزن نسبيًا. ^{[ 19 ]} في الأسلحة النارية صغيرة العيار، يحدد الاحتكاك الذي يثبت الرصاصة داخل الغلاف سرعة تحركها بعد الاشتعال، وبما أن حركة الرصاصة تزيد من حجم الغلاف وتخفض الضغط، فإن أي اختلاف في الاحتكاك قد يغير من ميل منحنى الضغط. بشكل عام، يُفضل إحكام تثبيت الرصاصة داخل الغلاف، لدرجة ضغطها. في الأغلفة ذات الجدران المستقيمة عديمة الحافة، مثل عيار .45 ACP ، لا يمكن إحكام التثبيت بقوة، لأن الغلاف يُثبت في حجرة الإطلاق بواسطة فوهته، ولكن تعديل حجم الغلاف للسماح بتداخل محكم مع الرصاصة قد يُحقق النتيجة المرجوة. في الأسلحة النارية ذات العيار الأكبر، غالبًا ما يتم تحديد ضغط بدء الإطلاق من خلال القوة المطلوبة لنقش حلقة دفع المقذوف في بداية حلزنة الماسورة ؛ أما البنادق ذات الماسورة الملساء ، والتي لا تحتوي على حلزنة، فتحقق ضغط بدء الإطلاق عن طريق دفع المقذوف في البداية إلى "مخروط قسري" يوفر مقاومة أثناء ضغطه لحلقة سد المقذوف .

يجب أن تتلاءم الرصاصة بإحكام مع تجويف البندقية لعزل الضغط العالي الناتج عن احتراق البارود. ينتج عن هذا التلاءم قوة احتكاك كبيرة. يؤثر احتكاك الرصاصة داخل التجويف تأثيرًا طفيفًا على السرعة النهائية، لكن هذا لا يُعدّ مصدر قلق كبير في العادة. أما ما يُثير القلق الأكبر فهو الحرارة المتولدة نتيجة الاحتكاك. عند سرعات تقارب 300 متر/ثانية (980 قدم/ثانية) ، يبدأ الرصاص بالانصهار والترسب داخل التجويف . يؤدي تراكم الرصاص هذا إلى تضييق التجويف، مما يزيد الضغط ويقلل دقة الطلقات اللاحقة، ويصعب إزالته دون إتلاف التجويف. يمكن استخدام مواد تشحيم شمعية على الرصاصات المستخدمة بسرعات تصل إلى 460 متر/ثانية (1500 قدم/ثانية) لتقليل تراكم الرصاص. عند سرعات تتجاوز 460 مترًا في الثانية (1500 قدم في الثانية) ، تُغلّف جميع الرصاصات تقريبًا بالنحاس ، أو سبيكة مشابهة لينة بما يكفي لعدم تآكل السبطانة، ولكنها تنصهر عند درجة حرارة عالية كافية للحد من تراكم النحاس داخلها. يبدأ تراكم النحاس في الطلقات التي تتجاوز سرعتها 760 مترًا في الثانية (2500 قدم في الثانية) ، والحل الشائع هو تشريب سطح الرصاصة بمادة تشحيم من ثاني كبريتيد الموليبدينوم . هذا يقلل من تراكم النحاس داخل السبطانة، ويؤدي إلى دقة أفضل على المدى الطويل. كما تستخدم المقذوفات ذات العيار الكبير حلقات توجيه نحاسية للسبطانات الحلزونية للمقذوفات ذات الاستقرار الدوراني. ومع ذلك، فإن المقذوفات المثبتة بالزعانف التي يتم إطلاقها من كل من البنادق والبنادق ذات الماسورة الملساء، مثل مقذوفات APFSDS المضادة للدروع، تستخدم حلقات سد من النايلون كافية لإغلاق غازات الوقود عالية الضغط وتقليل الاحتكاك داخل الماسورة، مما يوفر دفعة صغيرة لسرعة الفوهة.        

في السنتيمترات القليلة الأولى من مسارها داخل السبطانة، تصل الرصاصة إلى نسبة كبيرة من سرعتها النهائية، حتى في البنادق ذات السعة العالية، عند استخدام البارود بطيء الاحتراق. ويبلغ التسارع عشرات الآلاف من أضعاف الجاذبية الأرضية ، لذا فإن حتى مقذوفًا خفيفًا كـ 40 حبة (2.6 غرام) يمكن أن يُولّد مقاومة تزيد عن 1000 نيوتن (220 رطل قوة ) بسبب القصور الذاتي . ولذلك، فإن التغيرات في كتلة الرصاصة تُؤثر بشكل كبير على منحنيات الضغط في خراطيش البارود عديم الدخان، على عكس خراطيش البارود الأسود. ومن ثم، يتطلب تحميل أو إعادة تحميل خراطيش البارود عديم الدخان معدات عالية الدقة، وجداول بيانات تحميل مُقاسة بدقة لأنواع الخراطيش والبارود وأوزان الرصاص المُحددة.  

الطاقة هي القدرة على بذل شغل على جسم ما. الشغل هو القوة المؤثرة على مسافة. تُشير المساحة تحت منحنى، حيث يُمثل المحور الرأسي القوة (أي الضغط المُسلط على قاعدة الرصاصة مضروبًا في مساحة قاعدة الرصاصة)، بينما يُمثل المحور الأفقي المسافة، إلى إجمالي الطاقة المكتسبة للرصاصة. لزيادة طاقة الرصاصة، يجب زيادة المساحة تحت هذا المنحنى، إما برفع الضغط، أو بزيادة المسافة التي تقطعها الرصاصة تحت الضغط. يُحدّ الضغط بقوة السلاح الناري، بينما تُحدّ مدة التأثير بطول السبطانة.

من الأمور الأخرى التي يجب مراعاتها عند اختيار معدل احتراق البارود، الوقت اللازم لاحتراق البارود بالكامل مقابل الوقت الذي تقضيه الرصاصة في فوهة البندقية. بالنظر بدقة إلى الرسم البياني الأيسر، نلاحظ تغيراً في المنحنى عند حوالي 0.8 مللي ثانية. هذه هي النقطة التي يحترق عندها البارود بالكامل، ولا يتولد غاز جديد. مع البارود الأسرع احتراقاً، يحدث الاحتراق مبكراً، ومع البارود الأبطأ احتراقاً متأخراً. يُعتبر الوقود غير المحترق عند وصول الرصاصة إلى فوهة البندقية هدراً ، فهو لا يضيف أي طاقة للرصاصة، ولكنه يزيد من الارتداد وانفجار الفوهة. وللحصول على أقصى قوة، يجب أن يحترق البارود حتى تقترب الرصاصة قليلاً من فوهة البندقية.

بما أن البارود عديم الدخان يحترق ولا ينفجر، فإن التفاعل لا يحدث إلا على سطحه. يتوفر البارود عديم الدخان بأشكال متنوعة، تحدد سرعة احتراقه، وكيفية تغير معدل الاحتراق أثناء عملية الاحتراق. أبسط أشكاله هو البارود الكروي، الذي يكون على هيئة كرات مستديرة أو مسطحة قليلاً. يتميز البارود الكروي بنسبة صغيرة نسبيًا بين مساحة سطحه وحجمه، لذا يحترق ببطء نسبيًا، ومع احتراقه، تقل مساحة سطحه. وهذا يعني أن معدل الاحتراق يتباطأ مع استمرار احتراق البارود.

إلى حد ما، يمكن التخفيف من ذلك باستخدام طبقة مثبطة للاشتعال على سطح البارود، مما يبطئ معدل الاحتراق الأولي ويقلل من سرعة التغير. تُصنع مساحيق الكرات عمومًا إما كمساحيق بطيئة للمسدسات أو مساحيق سريعة للبنادق.

تأتي مساحيق الرقائق على شكل رقائق مسطحة مستديرة ذات نسبة مساحة سطح إلى حجم عالية نسبيًا. تتميز هذه المساحيق بمعدل احتراق ثابت تقريبًا، وعادةً ما تُصنع لتكون مساحيق سريعة الاحتراق للمسدسات أو البنادق . أما الشكل الشائع الأخير فهو مسحوق البثق، الذي يكون على شكل أسطوانة، وأحيانًا يكون مجوفًا. تحتوي مساحيق البثق عمومًا على نسبة أقل من النيتروجليسرين إلى النيتروسليلوز، وغالبًا ما تكون ذات احتراق تدريجي - أي أنها تحترق بمعدل أسرع كلما اشتعلت. تُعد مساحيق البثق عمومًا مساحيق متوسطة إلى بطيئة الاحتراق للبنادق.

يشبه السلاح الناري، من نواحٍ عديدة، محركًا مكبسيًا في شوط القدرة. يتوفر مقدار معين من الغاز عالي الضغط، وتُستخلص الطاقة منه بتحريك مكبس - في هذه الحالة، المقذوف هو المكبس. يحدد حجم الهواء الذي يُحركه المكبس مقدار الطاقة التي يمكن استخلاصها من الغاز. كلما زاد حجم الهواء الذي يُحركه المكبس، انخفض ضغط العادم (في هذه الحالة، ضغط الفوهة). أي ضغط متبقٍ عند الفوهة أو في نهاية شوط القدرة للمحرك يمثل طاقة مفقودة.

لاستخلاص أقصى قدر من الطاقة، يتم زيادة حجم الهواء المتحرك. ويمكن تحقيق ذلك بإحدى طريقتين : زيادة طول السبطانة أو زيادة قطر المقذوف. تؤدي زيادة طول السبطانة إلى زيادة حجم الهواء المتحرك خطيًا، بينما تؤدي زيادة القطر إلى زيادة حجم الهواء المتحرك بمربع القطر. ونظرًا لأن طول السبطانة محدود عمليًا بطول ذراع البندقية تقريبًا، وأقصر بكثير في المسدسات، فإن زيادة قطر السبطانة هي الطريقة المعتادة لزيادة كفاءة الخرطوشة. ويُحدد قطر السبطانة عادةً بالكثافة المقطعية للمقذوف (انظر المقذوفات الخارجية ). فالرصاصات ذات القطر الأكبر والوزن نفسه تُسبب مقاومة هواء أكبر ، وبالتالي تفقد طاقتها بسرعة أكبر بعد خروجها من السبطانة. وبشكل عام، تستخدم معظم المسدسات رصاصات يتراوح عيارها بين 9 ملم (0.355  بوصة) و11.5 ملم (0.45  بوصة)، بينما يتراوح عيار معظم البنادق بين 5.56 ملم (0.223  بوصة) و8 ملم (0.32  بوصة). هناك استثناءات كثيرة، بالطبع، لكن الرصاصات ضمن النطاقات المحددة توفر أفضل أداء عام. تستخدم المسدسات رصاصات ذات قطر أكبر لزيادة الكفاءة في السبطانات القصيرة، وتتحمل انخفاض السرعة في المدى البعيد لأن المسدسات نادراً ما تُستخدم في الرماية بعيدة المدى. المسدسات المصممة للرماية بعيدة المدى أقرب عموماً إلى البنادق القصيرة منها إلى المسدسات الأخرى.

من المسائل الأخرى التي يجب مراعاتها عند اختيار أو تطوير خرطوشة، مسألة الارتداد. لا يقتصر الارتداد على رد فعل المقذوف عند إطلاقه، بل يشمل أيضًا غاز البارود الذي يخرج من فوهة البندقية بسرعة تفوق سرعة الرصاصة. في خراطيش المسدسات، ذات الرصاصات الثقيلة وكميات البارود الخفيفة ( على سبيل المثال، قد تستخدم خرطوشة 9×19 ملم 5 حبيبات (320 ملغ) من البارود ورصاصة وزنها 115 حبة (7.5 غ) )، لا يُمثل ارتداد البارود قوة كبيرة؛ أما في خراطيش البنادق (مثل خرطوشة .22-250 ريمنجتون ، التي تستخدم 40 حبة (2.6 غ) من البارود ورصاصة وزنها 40 حبة (2.6 غ) )، فقد يُشكل البارود الجزء الأكبر من قوة الارتداد.    

يوجد حل لمشكلة الارتداد، وإن لم يكن بلا تكلفة. مكبح الارتداد أو معوض الارتداد هو جهاز يُعيد توجيه غاز البارود عند فوهة السلاح، عادةً إلى الأعلى والخلف. يعمل هذا الجهاز كصاروخ، دافعًا الفوهة إلى الأسفل والأمام. تُساعد الدفعة الأمامية على تخفيف الشعور بارتداد المقذوف عن طريق سحب السلاح للأمام. أما الدفعة السفلية، فتُساعد على مُعاكسة الدوران الناتج عن كون معظم الأسلحة النارية مزودة بماسورة فوق مركز الثقل . تستفيد جميع أنواع الأسلحة، من بنادق القتال الظاهرة، والبنادق عالية القدرة ذات العيار الكبير، والمسدسات بعيدة المدى المُصممة لذخيرة البنادق، إلى مسدسات الرماية السريعة والدقيقة، من مكابح الارتداد.

تستخدم الأسلحة النارية عالية القدرة كابح الارتداد بشكل أساسي لتقليل الارتداد، مما يخفف من تأثير الارتداد الشديد على الرامي. أما المسدسات، فتعيد توجيه الطاقة بالكامل لموازنة دوران الارتداد، وتجعل الطلقات المتتالية أسرع بفضل بقاء السلاح مصوبًا على الهدف. من عيوب كابح الارتداد زيادة طول ووزن السبطانة، وارتفاع مستوى الصوت والوميض خلف فوهة البندقية. قد يؤدي إطلاق النار بالأسلحة النارية بدون كابح ارتداد وبدون واقيات للأذن إلى تلف سمع المستخدم مع مرور الوقت؛ بينما يؤدي إطلاق النار بالبنادق المزودة بكابح ارتداد - سواء مع واقيات الأذن أو بدونها - إلى تلف دائم في الأذن. ^{[ 23 ]} (للمزيد حول عيوب كابح الارتداد، انظر قسم كابح الارتداد).

تؤثر نسبة وزن البارود إلى وزن المقذوف أيضًا على كفاءة الخرطوشة. ففي حالة خرطوشة ريمنجتون عيار 22-250، تُستهلك طاقة أكبر في دفع غاز البارود مقارنةً بالطاقة المُستهلكة في دفع الرصاصة. ويُعوّض هذا النقص في الخرطوشة حاجتها إلى غلاف كبير يحتوي على كمية كبيرة من البارود، وذلك مقابل زيادة طفيفة نسبيًا في السرعة والطاقة مقارنةً بخرطوشات عيار 22 الأخرى.

جميع الأسلحة النارية ذات العيار الصغير تقريبًا، باستثناء البنادق، مزودة بسبطانات محلزنة. تُضفي هذه الحلزنة دورانًا على الرصاصة، مما يمنعها من الانقلاب أثناء الطيران. عادةً ما تكون الحلزنة على شكل أخاديد حادة الحواف محفورة بشكل حلزوني على طول محور السبطانة، ويتراوح عددها بين 2 و16. تُعرف المناطق بين هذه الأخاديد باسم "النتوءات".

يُضفي نظام التخريش المضلع شكلاً مضلعاً على تجويف السبطانة. ولا يُعدّ التخريش المضلع شائعاً، إذ يقتصر استخدامه على عدد قليل من المصنّعين الأوروبيين ، بالإضافة إلى شركة كاهر آرمز الأمريكية لتصنيع الأسلحة . وتزعم الشركات التي تستخدم التخريش المضلع تحقيق دقة أعلى، واحتكاك أقل، وتراكم أقل للرصاص و/أو النحاس في السبطانة. ومع ذلك، يُستخدم التخريش التقليدي ذو الأخاديد والنتوءات في معظم أسلحة المسابقات، لذا فإن مزايا التخريش المضلع غير مثبتة علمياً.

هناك أربع طرق لتخريش ماسورة البندقية:

• يتم سحب قاطع أحادي النقطة داخل تجويف السبطانة بواسطة آلة تتحكم في دوران رأس القطع بالنسبة للسبطانة. هذه العملية هي الأبطأ، لكنها تتطلب أبسط المعدات. وكثيراً ما يستخدمها صانعو الأسلحة المخصصة لأنها تُنتج سبطانات دقيقة للغاية.
• تستخدم عملية التخريش بالضغط قالبًا يحمل صورة معكوسة لقطع التخريش، يُسحب لأسفل داخل الماسورة أثناء دورانه، مما يؤدي إلى تشكيل السطح الداخلي للماسورة. ينتج عن ذلك جميع الأخاديد دفعة واحدة عن طريق التشوه، وهي أسرع من التخريش بالقطع.
• التشكيل بالدق هو عملية يتم فيها وضع ماسورة ذات تجويف أكبر قليلاً من اللازم حول قالب يحتوي على صورة معكوسة لطول الماسورة الحلزونية. تُدار الماسورة والقالب ويُطرقان بمطارق آلية، مما يُشكل الجزء الداخلي للماسورة. هذه هي أسرع الطرق وأرخصها في كثير من الأحيان لتصنيع الماسورة، لكن المعدات باهظة الثمن. عمومًا، لا تتمتع الماسورات المشكلة بالدق بنفس دقة الطريقتين السابقتين المذكورتين.
• تستخدم عمليات التصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM) أو التصنيع الكهروكيميائي (ECM) الكهرباء لإزالة المادة، وهي عملية تُنتج قطرًا متجانسًا للغاية وسطحًا أملسًا جدًا، مع إجهاد أقل من طرق التخريش الأخرى. تُعدّ عملية EDM مكلفة للغاية وتُستخدم بشكل أساسي في المدافع ذات العيار الكبير والبراميل الطويلة حيث يصعب استخدام الطرق التقليدية، ^{[ 24 ]} بينما يستخدم بعض صانعي البراميل الأصغر حجمًا عملية ECM. ^{[ 25 ]}

يتمثل الغرض من الماسورة في توفير إحكام ثابت ، مما يسمح للرصاصة بالتسارع إلى سرعة ثابتة. كما يجب أن تمنحها الدوران الصحيح، وأن تطلقها بشكل متسق، ومتمركزة تمامًا مع تجويف الماسورة. يجب تحرير الضغط المتبقي في الماسورة بشكل متناظر ، بحيث لا يتلقى أي جانب من الرصاصة قوة دفع أكبر أو أقل من باقي جوانبها.

للحفاظ على إحكام جيد للضغط، يجب أن يكون قطر التجويف ثابتًا ودقيقًا، أو أن يكون هناك انخفاض طفيف في القطر من المؤخرة إلى الفوهة. أي زيادة في قطر التجويف ستسمح للرصاصة بالتحرك، مما يؤدي إلى تسرب الغاز من حولها، وبالتالي انخفاض سرعتها، أو قد تتسبب في ميلانها بحيث لا تعود متحدة المحور تمامًا مع التجويف. تُصقل السبطانات عالية الجودة لإزالة أي تضييقات في التجويف قد تُسبب تغييرًا في القطر.

تستخدم عملية الصقل المعروفة باسم " الصقل الناري " رصاصة رصاصية أكبر قليلاً من قطر التجويف ومغطاة بمادة كاشطة دقيقة لإزالة العوائق. تُمرر الرصاصة من مؤخرة السبطانة إلى فوهتها لإزالة أي عوائق. تُكرر العملية عدة مرات، ومع ازدياد انتظام التجويف، تُستخدم درجات أدق من المادة الكاشطة. والنتيجة النهائية هي سبطانة ناعمة كسطح المرآة، ذات تجويف منتظم أو متناقص قليلاً. تستخدم تقنية الصقل اليدوي قضيبًا خشبيًا أو معدنيًا لينًا لسحب أو دفع الرصاصة عبر التجويف، بينما تستخدم تقنية الصقل الناري الأحدث خراطيش مُعبأة خصيصًا ومنخفضة الطاقة لدفع رصاصات من الرصاص اللين المغطى بمادة كاشطة إلى أسفل السبطانة.

هناك عامل آخر يؤثر على تثبيت الرصاصة داخل الماسورة، وهو التخريش الحلزوني. عند إطلاق الرصاصة، تُدفع داخل التخريش الحلزوني، الذي يقطع أو " ينحت " سطحها. إذا كان التخريش الحلزوني ثابتًا، فإن الرصاصة تتحرك بسلاسة داخل الأخاديد المحفورة في سطحها، مما يضمن تثبيتها بإحكام. أما إذا كان التخريش الحلزوني متناقصًا، فإن تغير زاوية التخريش داخل أخاديد الرصاصة يؤدي إلى تضييق التخريش الحلزوني مقارنةً بالأخاديد، مما يسمح بتسرب الغازات ويضعف تثبيت الرصاصة داخل الماسورة. في المقابل، يؤدي ازدياد التخريش الحلزوني إلى توسيع التخريش الحلزوني، مما يحافظ على إحكام التثبيت. عند اختيار ماسورة فارغة ذات تخريش حلزوني لبندقية، يكون الطرف ذو التخريش الحلزوني الأعلى عند فوهة الماسورة.

فوهة الماسورة هي آخر ما يلامس الرصاصة قبل انطلاقها في مسارها الباليستي، ولذا فهي الأكثر قدرة على التأثير على مسارها. يجب أن تسمح الفوهة بخروج الغاز من الماسورة بشكل متناظر؛ فأي عدم تناظر سيؤدي إلى ضغط غير متساوٍ على قاعدة الرصاصة، مما يؤثر على مسارها. يُطلق على طرف فوهة الماسورة اسم "التاج"، وعادةً ما يكون مشطوفًا أو مجوفًا لحمايته من الصدمات أو الخدوش التي قد تؤثر على دقة التصويب.

قبل أن يتمكن الماسورة من إطلاق الرصاصة بشكل منتظم، يجب أن تمسكها بإحكام. يُطلق على الجزء من الماسورة بين نقطة خروج الرصاصة من الخرطوشة ودخولها في الحلزنة اسم "الحلق"، ويُسمى طول هذا الجزء "التجويف الحر" . في بعض الأسلحة النارية، يكون التجويف الحر صفرًا، حيث أن عملية إدخال الخرطوشة في حجرة الإطلاق تدفع الرصاصة إلى داخل الحلزنة. وهذا شائع في بنادق الرماية ذات الذخيرة الحلقية منخفضة الطاقة. يضمن وضع الرصاصة داخل الحلزنة انتقالًا سريعًا وثابتًا بين الخرطوشة والحلزنة. أما الجانب السلبي فهو أن الخرطوشة تبقى مثبتة بإحكام، وقد يكون من الصعب إخراج الرصاصة غير المُطلقة، لدرجة أنه قد يتم سحب الرصاصة من الخرطوشة في بعض الحالات.

في الخراطيش عالية القدرة، يتطلب حفر الرصاصة قوة كبيرة، مما قد يرفع الضغط في حجرة الإطلاق فوق الحد الأقصى للضغط المصمم له. عادةً ما تتميز البنادق عالية القدرة بوجود تجويف حر أطول، مما يسمح للرصاصة باكتساب بعض الزخم، وبالتالي انخفاض ضغط حجرة الإطلاق قليلاً قبل أن تتداخل الرصاصة مع الحلزنة. مع ذلك، فإن أي انحراف طفيف قد يتسبب في ميلان الرصاصة عند تداخلها مع الحلزنة، مما يؤدي إلى عدم دخولها الماسورة بشكل محوري.

السمة المميزة للمسدس ذي الأسطوانة الدوارة هي الأسطوانة الدوارة، المنفصلة عن الماسورة، والتي تحتوي على حجرات الإطلاق. عادةً ما تحتوي المسدسات ذات الأسطوانة الدوارة على ما بين 5 إلى 10 حجرات، وأول ما يجب مراعاته هو ضمان تناسق هذه الحجرات، لأنه إذا لم تكن متناسقة، فإن نقطة الارتطام ستختلف من حجرة إلى أخرى. كما يجب أن تتطابق الحجرات مع الماسورة بشكل متناسق، بحيث تدخل الرصاصة الماسورة بنفس الطريقة من كل حجرة.

يتكون عنق المسدس من جزأين منفصلين: عنق الأسطوانة وعنق الماسورة، ويُصمم بحيث يكون متمركزًا حول حجرة الإطلاق ومحيطه أكبر قليلًا من قطر الرصاصة. يجب أن تكون فجوة الأسطوانة - المسافة بين عنق الأسطوانة والماسورة - واسعة بما يكفي للسماح بدوران الأسطوانة بحرية حتى عند تراكم بقايا البارود فيها، ولكن ليس واسعة جدًا بحيث تُطلق كمية زائدة من الغاز. يجب أن يكون مخروط التوجيه - حيث تُوجّه الرصاصة من الأسطوانة إلى تجويف الماسورة - عميقًا بما يكفي لدفع الرصاصة إلى داخل التجويف دون تشوه ملحوظ. على عكس البنادق، حيث يكون الجزء الملولب من الماسورة داخل حجرة الإطلاق، فإن لولب ماسورة المسدس يحيط بنهاية التجويف. من المحتمل أن ينضغط التجويف عند تثبيت الماسورة في الإطار. يمكن تخفيف هذا الانضغاط عن طريق قطع مخروط توجيه أطول، أو عن طريق صقل الماسورة بعد تركيبها في الإطار.