Срезание части витков ускоряет работу затвора, но вместе с тем уменьшает прочность закрепления поршня в стволе. Для увеличения прочности зацепления увеличивают число витков на поршне, что вызывает увеличение длины поршня, а следовательно, и увеличение его веса. Оба эти фактора уменьшают скорострельность орудия.
Для уменьшения длины и веса поршня и увеличения прочности его соединения с казенником иногда применяют так называемые ступенчатые поршни. Такие поршни имеют секторы различной высоты, то есть нарезка делается разных диаметров, соответственно которым нарезается и затворное гнездо.
В некоторых затворах применяются конические ступенчатые поршни. Диаметр такого поршня увеличивается по направлению к казенной части. Это дает возможность сократить длину поршня, так как благодаря увеличению диаметра витков прочность поршня увеличивается. Однако конические поршни мало применяются из-за сложности их изготовления. Силы трения, возникающие в месте соприкосновения поверхностей витков поршня и затворного гнезда, препятствуют повороту поршня под действием пороховых газов. Кроме того, затвор в закрытом положении стопорится специальными приспособлениями, что также устраняет возможность открывания затвора при выстреле.
Обтюрация в поршневых затворах орудий раздельного гильзового и патронного заряжания, как и в клиновых затворах, обеспечивается гильзой, Несколько иначе обстоит дело при картузном заряжании. При закрытом затворе в месте соприкосновения его с телом орудия образуется небольшая щель, через которую могут прорваться сильно нагретые газы. Газы, проходящие через щель с большой скоростью, могут оплавить металл и, таким образом, привести затвор в негодность. Кроме того, эти газы, вырываясь назад, могут нанести сильные повреждения орудийному расчету. И, наконец, разрушительное действие газов может повредить и другие детали затвора, не рассчитанные на большие усилия. Прорыв газов не может быть устранен тщательной обработкой, точной пригонкой соприкасающихся поверхностей, потому что газы постоянно стремятся вырвать затвор из орудия и проникнуть в сколько-нибудь свободное пространство. Так как прорыв газов совершенно недопустим, то в самом затворе должно быть специальное приспособление, препятствующее протеканию газов. Такое приспособление называется обтюратором.
Обтюратор должен быть сделан из пластического материала, чтобы под действием давления он мог принимать форму окружающих поверхностей. Обтюратор помещается в казеннике так, чтобы прикрыть щель между затвором и телом орудия при выстреле.
В современных затворах применяют только автоматически действующие обтюраторы, то есть такие, у которых плотное запирание производится исключительно под действием давления пороховых газов. Автоматически действующие обтюраторы можно подразделить на две группы: первая — обтюраторы, действие которых основано на сжатии, вторая — обтюраторы, действие которых основано на растяжении. К первой группе относится грибовидный обтюратор, ко второй группе — металлические гильзы и поддоны.
Грибовидный обтюратор (рис. 25) состоит в основном из кольцевой подушки и грибовидного стержня.
Рис. 25. Затвор с грибовидным обтюратором.
Кольцевая подушка делается из холста, набивается асбестом, пропитывается бараньим салом и прессуется под большим давлением. Она помещается на переднем срезе поршня и удерживается грибовидным стержнем, имеющим сквозной запальный канал. Грибовидный стержень имеет возможность несколько перемещаться вдоль оси.
В момент выстрела под действием пороховых газов грибовидный стержень продвигается назад и расплющивает подушку, которая прижимается к стенкам каморы, устраняя возможность прорыва газов. Для того, чтобы материал подушки не вдавливался в зазоры между затвором и стволом, в обтюраторе имеются стальные разрезные кольца, которые под давлением подушки при выстреле разжимаются и прижимаются к соответствующим поверхностям. Вследствие упругости подушки и колец они после выстрела принимают первоначальные размеры и не затрудняют открывания затвора.
Для закрывания затвора поршень устанавливается нарезными секторами против гладких секторов затворного гнезда и вдвигается на всю длину, после чего поршень повертывается на некоторый угол так, чтобы его витки сцепились с витками затворного гнезда. Следовательно, поступательное и вращательное движения поршня при открывании и закрывании выполняются простым действием на рукоять. Для удобства открывания и закрывания поршень укрепляется в раме, шарнирно связанной с казенником ствола при помощи оси. На конце оси насажена рукоять. Чтобы закрыть затвор, необходимо повернуть рукоять до упора в казенник. При этом затвор полностью закроется.