ОСНОВИ БУДОВИ АРТИЛЕРІЙСЬКИХ

12.Маркування боєприпасів: на снарядах, на гільзах, на закупорці.

13.Заходи безпеки з боєприпасами: під час транспортування; під час підготовки до стрільби.

281

Розділ 4. Основи будови артилерійських гармат

4.1.Cтвольно-затворна група

4.1.1.Призначення типового ствола і його елементів. Вимоги до конструкції ствола

Ствол є основною частиною артилерійської гармати. Це труба з точно і чисто обробленим каналом. У каналі ствола під час пострілу відбувається запалювання і швидке згоряння порохового заряду, яке супроводжується переходом хімічної енергії пороху у теплову, а потім у кінетичну енергію руху системи.

СНАРЯД		ЗАРЯД		СТВОЛ

Ствольна труба – це робочий циліндр двигуна, в якому снаряд під тиском порохових газів отримує кінетичну енергію і початкову швидкість поступального руху.

Крім того, ствол забезпечує кидання снаряда у певному напрямку.

Для забезпечення стійкості снаряда у польоті ствол виготовляється з гвинтовими нарізами, які завдяки ведучому пояску снаряда надають йому обертального руху. Якщо ствол виготовляється гладким (без нарізів), то сам снаряд має спеціальні стабілізувальні пристрої.

Таким чином, ствол призначений для: спрямування польоту снаряда; надання снаряду необхідної початкової швидкості (залежно від бойового заряду); надання снаряду обертального руху, необхідного для стійкості снаряда у польоті.

Якщо використовуються снаряди з обертовим ведучим пояском і стабілізатором, який розкривається після вильоту снаряда з каналу ствола, то одна з функцій нарізного ствола (надання снаряду обертального руху) – не потрібна.

282

Гладкостінні стволи гармат і мінометів виконують дві функції: надання снаряду (міні) необхідного напрямку руху, надання йому певної початкової швидкості.

Вимоги до конструкції стволів артилерійських гармат

1.Достатня міцність і жорсткість. Міцність ствола вважається достатньою, якщо після пострілу на внутрішніх стінках ствола не спостерігається явище залишкових деформацій (залишкова деформація – це невідновлення розмірів і форми ствола після припинення на нього дії сил від тиску порохових газів). Отже, матеріал ствола повинен працювати в області пружних деформацій незалежно від умов експлуатації (нагрівання ствола, зміна умов заряджання і т.п.). Зміна умов заряджання і, як правило, зміна тиску виникають внаслідок таких причин: виробничих (відхилення у вазі снарядів, зарядів, форми і розмірів порохових зерен і т.п.); коливання температури бойового заряду; старіння пороху (зміни його фізикохімічних властивостей). Міцність ствола забезпечується необхідною товщиною стінок труби, а високий ступінь надійності

–урахуванням у розрахунках коефіцієнта запасу, який визначається багатолітнім досвідом експлуатації гармат.

Недостатня міцність ствола виявляється у появі після пострілу у будь-якому перерізі на поверхні каналу ствола залишкової деформації, роздуття каналу ствола з можливою появою поздовжніх тріщин, крихкого розриванні ствола.

Жорсткість ствола оцінюється величиною прогину під дією власної маси і величиною вібрації стінок ствола під час пострілу. Кривизна каналу ствола приводить до різнобійності гармат, зменшення влучності стрільби. Довжина ствола повинна бути не більше 70 калібрів, а радіус кривизни внаслідок неточностей виробництва або внаслідок прогину під дією власної маси повинен бути не мен-

ше 600 м.

2.Висока живучість - досягається вибором відповідного матеріалу для виготовлення ствола; раціональною конс-

283

трукцією камори, нарізів; вибором роду пороху, матеріалу, форми і розмірів ведучого пояска снаряда, а також умовами експлуатації гармат.

У процесі стрільби відбувається знос ствола, який характеризується збільшенням діаметра каналу ствола, подовженням зарядної камори внаслідок винесення металу розжареними пороховими газами під час їх руху з великою швидкістю, механічного зносу каналу ствола ведучими поясками снарядів і під впливом хімічної дії порохових газів на нарізи і т.п. Основні причини зносу – це термічна і механічна дія порохових газів на поверхню ствола, бо під час стрільби тонкий шар каналу ствола швидко нагрівається і охолоджується, що призводить до виникнення тріщин, з яких газовий струмінь вириває частинок металу і виносить їх з собою із каналу ствола.

Живучість ствола оцінюється кількістю пострілів, після яких ствол втрачає свої балістичні якості. Наприклад, для гармат 122-мм гаубиці Д-30 – це 18000, а для 130-мм пушки М-46 – 3700, для 85-мм протитанкової пу-

шки Д-48 – 800 – 1000 і т.д.

Для виробництва стволів використовуються спеціальні марки гарматної сталі. Основним матеріалом для виплавляння гарматної сталі служать високоякісний чавун і чистий відбірний металобрухт. Для надання визначних властивостей до сталі вводять різного роду компоненти. Наприклад, сурма і фосфор надають сталі крихкості; хром і вольфрам – в’язкості без зниження твердості; нікель – в’язкості. Марка сталі дозволяє визначити, які саме елементи входять до її складу. Наприклад, “ГХМ” означає: “Г” - гарматна сталь, “Х” - хромова, “М” - молібденова. Отже, це хромомолібденова гарматна сталь.

3. Конструкція ствола повинна забезпечувати задану початкову швидкість і стійкість снаряда у польоті. Ця вимога виконується вибором оптимальної конструкції ствола, а саме, правильним підбором величини ведучої частини, камори, форми і вигляду нарізів.

284

4.Конструкція ствола повинна забезпечувати простоту і швидкість виготовлення великої кількості стволів із повною взаємозамінністю деталей.

5.Конструкція ствола повинна забезпечувати простоту і швидкість складання, розбирання і ремонту із заміною непридатних деталей новими без використання складних пристосувань.

4.1.2. Типи стволів

Прагнення більш повно задовольнити суперечливі вимоги до конструкції ствола привело до створення стволів різних типів. За найбільш загальними ознаками стволи поділяються на типи, які показані на схемі (рис. 4.1.)

І. За будовою стінок ствола

Ствол-моноблок					Багатошаровий ствол

лейнірований

зрозвантаженою вільною трубою

знерозвантаженою вільною трубою складений

ІІ. За наявністю напружень у стінках ствола

Нескріплений ствол				Скріплений ствол

гаряческріплений

холодноскріплений

автоскріплений

ІІІ. За формою і будовою каналу ствола

Гладкий ствол				Нарізний ствол

Рисунок 4.1 – Класифікація стволів

285

Ствол-моноблок виготовляється з однієї заготовки і по всій довжині – це ціла труба, яка не має у стінках штучно створених напружень.

Товщина стінок ствола в області найбільшого тиску не перевищує одного калібру, оскільки перевищення дає малий виграш у міцності, але різко збільшує вагу ствола.

Основні способи виготовлення стволів-моноблоків – це ковка, метод прокочування труб, метод відцентрової виливки.

1

2

3

Рисунок 4.2 – Схема ствола моноблока:

1 – труба; 2 – затвор; 3 – казенник.

Ствол-моноблок, завдяки простоті виготовлення, є найбільш поширеною конструкцією ствола у польовій артилерії. Він використовується в гарматах калібром до 152-мм включно.

Основним недоліком ствола-моноблока є необхідність заміни всієї труби при зносі ведучої частини ствола. Але висока якість гарматних сталей, які виробляє промисловість і суворе дотримання умов експлуатації стволів, забезпечують достатньо довгий термін служби стволівмоноблоків.

Основна перевага стволів-моноблоків – простота їх виготовлення.

Багатошаровий ствол – це ствол, стінки якого складаються з кількох концентричних циліндрів рівної або різної довжини, які насаджуються один на одний і з’єднуються конструктивно. Залежно від кількості циліндрів стволи називаються дво-, три-, чотиришарові. Внутрішній шар називається трубою, або першим шаром, а зовнішній – кожухом, або кожухом.

286

Багатошарові стволи, шари яких насаджуються один на другий із зазором, який вибирається під час пострілу, поділяються на стволи з вільним лейнером, стволи з розвантаженою і нерозвантаженою вільною трубою і складові стволи.

2 1

Рисунок 4.3 – Схема багатошарового ствола:

1 – труба; 2 – скріплювальні циліндри

Лейнірований ствол

Упроцесі стрільби канали стволів поступово зношуються, що призводить до зменшення початкової швидкості снаряда і погіршення влучності. Внаслідок цього після деякої кількості пострілів ствол гармати буде вже практично не придатним для подальшого використання, як кажуть, настає “балістична смерть” гармати.

Особливо швидко зношуються стволи потужних морських і зенітних гармат. Ствол морської гармати може важити 100 і більше тонн. Таким чином, добре видно важливість швидкого відновлення ствола.

Удругій половині ХIХ століття інженери на Обухівському заводі (зараз завод “Більшовик”) розробили конструкцію змінної тонкостінної труби, яка встановлюється у ствол. Тонка труба встановлюється і виймається без нагрівання і великих зусиль.

287

1

2

3

4

Рисунок 4.4 – Схема лейнірованого ствола:

1 – затвор; 2 – казенник; 3 – кожух; 4 - лейнер

Ці труби отримали назву “вільних лейнерів”. Зазор (діаметральний) між кожухом і лейнером становить 0,05 – 0,2 мм для гармат середнього калібру; 0,15 – 0,25 мм - для гармат великого калібру.

Під час пострілу внаслідок дії тиску порохових газів у каналі ствола лейнер розширюється, доки не вибереться зазор між кожухом і лейнером, після чого кожух також бере участь у опорі розриву. Після пострілу лейнер займає початкове положення.

Конструкція стволів із тонкостінними змінними лейнерами особливо корисна для великокаліберних гармат. Використання такої конструкції приводить до значної економії металу і до порівняно швидкої заміни зношеного лейнера безпосередньо на вогневій позиції (для тренованої обслуги – за 10 – 30 хвилин).

Таким чином, лейніровані стволи мають такі переваги: можливість відновлення ствола при зносі стінок каналу заміною внутрішнього шару новим лейнером; найбільш раціональне використання високоякісної сталі.

До недоліків таких стволів можна віднести складність і об’ємність процесів їх виготовлення.

Ствол із розвантаженою вільною трубою

Вільна труба відрізняється від вільного лейнера тим, що вона покривається кожухом ствола не по всій довжині,

288

а тільки на ділянці максимального тиску. Труба має більш товсті стінки і масу - у 1,5 – 2,5 раза більше маси вільного лейнера.

1

2

3

4

Рисунок 4.5 – Схема ствола з розвантаженою вільною трубою:

1 – затвор; 2 – казенник; 3 – кожух; 4 - вільна труба

Зазор між вільною трубою і кожухом під час пострілу вибирається, при подальшому зростанні тиску кожух і вільна труба розширюються як одне ціле.

Виготовити ствол з вільною трубою легше, ніж ствол з вільним лейнером, оскільки довжина поверхні точної обробки у ствола з розвантаженою трубою значно менша, а, отже, собівартість виробництва – менша.

Використання вільної розвантаженої труби дозволяє полегшити передню частину ствола, що забезпечує наближення центра ваги до казенника.

Недоліки стволів такого типу: порівняно з вільним лейнером вільна труба має підвищену масу (у 1,5 – 2,5 раза), що затрудняє забезпечення гармат запасними трубами.

Стволи з вільною розвантаженою трубою використовуються в 122-мм гарматах Д-74 і у деяких гаубицяхпушках калібру 152-мм зразка 1937 року.

Ствол із нерозвантаженою вільною трубою

Трубою-моноблоком називається труба, яка встановлюється в кожух ствола з великим зазором, що не вибирається під час пострілу (наприклад, гармата М-30).

У конструкції такого типу є тільки дві ділянки точного спряження труби з кожухом. Виробництво труби-моноблока

289

просте. Труба-моноблок повинна повністю витримувати внутрішній тиск порохових газів і саме тому вона виготовляється із високоякісного матеріалу і має порівняно товсті стінки.

1

2

3

4

Рисунок 4.6 – Схема ствола з нерозвантаженою вільною трубою:

1 – затвор; 2 – казенник; 3 – кожух; 4 - труба-моноблок

Кожух забезпечує правильне положення трубимоноблока відносно люльки, збільшує масу відкотних частин, сприймає під час пострілу навантаження, які передаються від затвора і казенника, і має захвати або інші пристрої для спрямування руху ствола під час відкоту і накату.

Ця конструкція дозволяє виготовлення кожуха із малолегованої сталі.

Складені стволи

Складені стволи використовуються в гірських гарматах (наприклад, 76-мм гармата М-99). Складений ствол – це багатошаровий ствол, який складається з кількох невеликих за розмірами і масою розбірних частин.

Складені стволи мають два різновиди: складені за шарами, складені за довжиною.

Стволи, складені за довжиною, мають просту технологію ремонту: замінюються ті частини, які максимально (гранично) зношені.

Складені стволи можуть бути використані в автоматичних гарматах, де відбувається швидкий знос внутрішньої поверхні труби на початку нарізів і в дульній частині.

290