История артиллерии. Вооружение. Тактика. Крупнейшие сражения. Начало XIV века – начало XX - Оливер Хогг Страница 29

4) прочность на растяжение стальной проволоки в два раза выше стальных прессованных или кованых трубок или обручей.

К ее недостаткам относили:

1) необходимость преодоления продольной слабости;

2) недостаточную устойчивость при выстреле.

Таким образом, в британской армии стволы с проволочной обмоткой вытеснили чисто стальные стволы.

Современные орудия могут классифицироваться как казнозарядные (BL), так и скорострельные (QF). Термин «скорострельное» применяется к орудию, заряд которого заключен в латунную гильзу. Обтюрация обеспечивается расширением гильзы при выстреле. Казнозарядные – это пушки, заряд в которые закладывается в шелковом матерчатом мешочке. Обтюрация в этом случае обеспечивается уплотняющей прокладкой. Между 1880 и 1900 годами принятие латунных гильз значительно ускорило обслуживание пушки. В настоящее время различие между BL и QF носит чисто академический характер, поскольку оба обеспечивают высокую скорость стрельбы. Сегодня термин «скорострельные» применяется к орудиям малого калибра, таким как полевые и иные мобильные орудия, а казнозарядные – более тяжелые орудия.

Проектировщики пушек должны четко определять следующие параметры:

1) вес за боевым расчетом;

2) вес орудия и тип нарезки;

3) вес снаряда;

4) дальность и скорость полета;

5) параметры заряда, обеспечивающего заданную дальность и скорость полета;

6) прочность, необходимую, чтобы выдержать удар при выстреле;

7) наиболее подходящую марку стали;

8) толщину материала в различных точках орудия, обеспечивающую достаточную прочность конструкции в этих точках при выстреле;

9) требуемые параметры безопасности.

В большинстве случаев заранее предполагают, что давление за снарядом всегда сохраняет свое поведение во время прохода снаряда по стволу, например прямолинейный график зависимости давления от пройденного расстояния. Недопонимание этой проблемы в сочетании с недостаточностью научных знаний и игнорирование технологических недоработок сдерживали развитие артиллерии в ее первые 570 лет существования. Ни одно современное орудие не изготавливается из единого куска стали. Никакой стальной цилиндр, каким бы толстым он ни был, не выдержит давления при выстреле. Необходимая прочность достигается за счет сжатия/усадки одной стальной трубы на другой, что, следуя точно рассчитанным напряжениям и сжатиям, позволяет вдвое повысить стандартную прочность разрыва материала. Таким образом, коэффициент надежности дула обеспечивается на уровне 2, а казенной части – 1,5. При изготовлении пушек используются различные марки стали, обычно никель-хромовые легированные стали.

Идея усадки одной трубы на другую для значительного повышения прочности разрыва существовала более ста лет, однако ее эффективная реализация стала возможной лишь в XX веке. Еще в 1832 году французский инженер-артиллерист капитан А. Тьери (A. Thiéry) указывал на значение усиливающих колец, трубок или намоток. В Англии профессор Д. Тридвелл (D. Treadwell) пришел к тому же заключению в 1842 году. Роберт Маллет (Robert Mallet), конструктор 36-дюймовой мортиры, в своем докладе в Ирландской академии 25 июня 1855 года описывал метод изготовления стволов пушек, при котором на внутреннюю трубу усаживались шесть концентрических внешних труб, из которых три внутренних трубы насаживались в режиме сжатия, а внешние три – в состоянии напряжения. Пятью годами позже, 14 мая 1860 года, капитан А. Т. Блейкли (A. T. Blakeley), член Королевской академии, представил доклад «О практическом применении принципов, изложенных в академии мистером Маллетом», в котором он описал свои собственные эксперименты в изготовлении пушек и заявил о приоритете в развитии кольцевой структуры. Последовала горячая дискуссия, которая нас не касается. Достаточно сказать, что мортира Маллета была спроектирована в октябре 1854 года, в то время как предварительное описание изобретения патента Блейкли № 431 от августа 1855 года было заявлено 27 февраля 1855 года. Его первая публикация появилась в июле того же года. Предварительное описание изобретения Уильяма Армстронга датировано 11 февраля 1857 года, однако профессор Тридвелл, представивший план производства пушки в военном министерстве в 1855 году, был настолько удовлетворен тем, что почва под это была уже подготовлена, что в письме от 28 мая 1855 года капитану Дж. Х. Лефрою он пишет: «После того как Вы сообщили мне в нашей беседе на прошлой неделе, что правительство уже готово продолжить эксперименты по созданию пушки по плану, близкому к тому, что предложил я, я воздержался от того, чтобы занимать Ваше время множеством деталей, касающихся механики, которые могли бы, по моему мнению, усилить предложенную мной конструкцию и, в частности, элемента, являющегося предметом прилагаемого доклада».

Приведенные здесь данные показывают, что капитан Блейкли пытался «запрыгнуть в повозку пушки». Претензии профессора Тридвелла, после тщательного расследования Американской академией по искусству и науке, в 1865 году были признаны справедливыми, и он был награжден золотой медалью Румфорда.

Капитан Блейкли вскоре основал завод «Блейкли Орданс Уокс» в Гринвиче и изготовил свои пушки. Некоторые его полевые образцы использовались конфедератами в Гражданской войне в Америке 1861–1865 годов. Однако его завод в Гринвиче просуществовал недолго.

Помимо всего прочего, пушка должна удовлетворять четырем условиям. Она должна иметь:

1) достаточную продольную прочность;

2) достаточную тангенциальную (окружную) прочность;

3) достаточную устойчивость при выстреле;

4) полноценную обтюрацию, то есть предотвратить какую-либо утечку газа назад или вперед по стволу.

Первое условие требуется, чтобы предотвратить поперечное разрушение орудия при выстреле. Это достигается вырезами в трубах, образующих стыкуемые плечи отдачи ствола. При выстреле они сжимаются в единое целое. Второе условие гарантирует, что орудие не взорвется при выстреле. Это обеспечивается усадкой достаточного количества металла или намотанной проволоки на части, подверженные наибольшему давлению. Максимальное давление в средней части орудия может достигать 18–20 т на квадратный дюйм. Такое давление создается на первых нескольких футах пролета снаряда, после чего давление постепенно падает, пока снаряд не достигнет дульной части, где давление снова поднимается. В дульной части давление поднимается до 6 т на квадратный дюйм. Такое распределение давления по стволу объясняет, почему самая толстая (усиленная) часть пушки расположена в казенной ее части и каморы (зарядной камеры) и почему у дульного среза делается утолщение. Третье требование связано с гарантией того, что дуло при выстреле не «толкнется» вниз, сбивая прицельную настройку. Реально пушка всегда устанавливается с этим припуском, называемым «поправка на провисание ствола» (droop) и предусмотренным в таблице дальностей и прицелов. И последнее. Есть две причины предотвращения утечки газов. Первая – температура горения при выстреле достигает порядка 2000 °C, при такой температуре сталь «смывается» из ствола, этот эффект известен как эрозия. Вторая – чтобы орудие всегда стреляло в соответствии с таблицей дальностей и прицелов, необходимо обеспечить постоянство «выбрасывающего» давления за снарядом. Проволока имеет существенное преимущество – обеспечение высокой тангенциальной прочности, но не может обеспечить ни продольную прочность, ни устойчивость при выстреле. Устойчивость при выстреле может быть обеспечена только с применением стальных труб.