ОСНОВИ БУДОВИ АРТИЛЕРІЙСЬКИХ

1

2

3

4

5

6

7

Рисунок 4.7 – Схема ствола, складеного за довжиною:

1 - дульна гайка; 2,3,4 – елементи складової труби; 5 – кожух ствола; 6 – казенник; 7 – затвор

Розглянемо стволи, аналізуючи наявність напружень у стінках ствола.

Нескріплений ствол – це такий ствол, у стінках труби якого до пострілу відсутні будь-які напруження. Це всі багатошарові стволи із зазорами між шарами, а також ство- ли-моноблоки, якщо в їх трубах до пострілу немає напруження. Нескріплений ствол простіше і дешевше у виробництві.

Скріплений ствол

Штучно скріплені стволи складаються з кількох циліндрів різної довжини, які насаджені один на одний з натягом. Унаслідок цього внутрішня труба ще до пострілу буде стисненою, а скріпні циліндри трохи розтягнуті.

Для складання без прикладення великих зусиль зовнішній шар перед надіванням його на внутрішній нагрівають до температури 400 С. Після охолодження зовнішній шар обтискує внутрішній і в результаті досягається перерозподіл напружень шарів у металі, яке призводить до більш рівномірного навантаження стінок ствола під час пострілу. Це дозволяє виготовити ствол з менш легованої сталі і до того ж меншої маси.

291

Теорію скріплених стволів першим у світі розробив у середині ХІХ століття професор артилерійської академії А.В. Гадолін.

Залежно від кількості шарів стволи називаються дво-, три-, чотири-, п’ятишаровими.

Внутрішній шар ствола називається трубою. Зовнішній шар називається кожухом. Проміжні шари мають номери у порядку зростання від труби до кожуха.

Виробництво скріплених стволів значно складніше, ніж стволів-моноблоків, оскільки необхідні виключно велика точність і чистота обробки поверхонь скріплення, а також існує необхідність операції скріплення з нагріванням.

1

2

3

4

Рисунок 4.8 – Схема двошарового скріпленого ствола:

1 – казенник, 2 – затвор; 3 – кожух; 4 – труба

Двошарові скріплені стволи використовуються в наземній артилерії тільки в гарматах великого калібру. В морській і береговій артилерії використовуються п’ятишарові стволи.

Гаряческріплений ствол – це багатошаровий ствол, радіальний натяг між шарами якого створюється внаслідок стиснення попередньо нагрітого зовнішнього шару. При охолодженні розміри зовнішнього шару зменшуються, в результаті чого у внутрішньому шарі виникають напруження від пружної деформації стиснення, а у зовнішньому шарі – від пружної деформації розтягнення.

Холодноскріплений ствол – це також багатошаровий ствол, радіальний натяг між шарами якого створюється в результаті розширення попередньо охолодженого внутрішнього шару.

292

Після нагрівання до температури навколишнього середовища розміри внутрішнього шару збільшуються, що приводить до виникнення напружень у зовнішньому шарі від пружної деформації розтягнення, а у внутрішньому – від пружної деформації стиснення.

Таким чином, у внутрішньому шарі виникають напруження від пружної деформації стиснення, які протилежні за знаком напруження від тиску порохових газів під час пострілу. Завдяки цьому зменшуються сумарні напруження у стінках внутрішнього шару скріпленого ствола під час пострілу і більш рівномірно навантажуються всі його шари, що збільшує загальну міцність ствола.

Скріплення дозволяє збільшувати міцність, не змінюючи властивостей сталі, або зменшити масу ствола, не змінюючи його міцності. Але виробництво таких стволів складне і дороге, тому скріплені стволи використовуються переважно в великокаліберних гарматах. Труба ствола може скріплюватися як за всією довжиною, так і тільки у казенній частині, де величина тиску порохових газів найбільша.

Автоскріплений ствол (самоскріплений, автофрето-

ваний)

За зовнішнім виглядом самоскріплений стволмоноблок неможливо відрізнити від простого стволамоноблока.

Самоскріплення ствола – це підвищення опірності внутрішніх шарів металу дії високого тиску газів за рахунок збудження в металі напружень, аналогічних напруженням, які виникають у стволі, скріпленому з натягом.

Самоскріплення забезпечується утворенням залишкових деформацій розтягнення в шарах металу, які прилягають до внутрішньої поверхні ствола. Наявність залишкових деформацій у внутрішніх шарах є причиною збереження в зовнішніх шарах циліндра напружень розтягнення.

293

Внутрішні шари під впливом зовнішніх, які прагнуть повернутися у початкове положення, будуть до пострілу стиснені, як у звичайному скріпленому стволі.

Як правило, утворення залишкових деформацій розтягнення у внутрішніх шарах самоскріпленого ствола здійснюється за допомогою високого гідравлічного тиску (6000 – 7000 кг/см2) всередині автофретованого циліндра. Крім того, самоскріплення може здійснюватися протягуванням через канал ствола спеціальних пуансонів або стрільбою із зарядом, який утворює підвищений тиск, здатний викликати залишкові деформації (без розривання труби).

Теорію і технологію самоскріплення стволів першим розробив у ХІХ ст. професор артилерійської академії А.С. Лавров. Він же наладив і виробництво самоскріплених стволів. Технологія цього виробництва дуже складна і вимагає особливої апаратури.

Під час підвищених режимів вогню, коли відбувається нагрівання ствола вище 450 – 500оС, напруження самоскріплення зникають і ствол перетворюється у звичайний ствол-моноблок.

Переваги самоскріплених стволів:

1.Можливість виготовлення ствола з металу з мен-

шою межею пружності е, однакових розмірів і більш високої міцності, оскільки при автофретовані межа пружності металу збільшується.

2.Витрати металу на виготовлення автофретованого ствола суттєво зменшуються порівняно зі стволом скріпленим циліндрами.

3.Під час заміни ствола скріпленим кожухом автофретованим скорочується об’єм механічної обробки і прискорюється сам процес виготовлення ствола.

Недоліки автофретованих стволів:

1.Використання автофретованих стволів можливе тільки в гарматах великого калібру з невисоким режимом вогню.

294

2.Необхідність використання складної апаратури у процесі виготовлення.

3.Живучість таких стволів нижче, ніж у нескріпле-

них.

Цей тип стволів не дуже поширений унаслідок того, що були виготовлені спеціальні гарматні сталі високої категорії міцності, а це дозволило отримати простий нескрі-

плений ствол необхідної міцності з максимальним тиском

4 000 – 5 000 кгс/см2.

Гладкий ствол – це ствол з гладкою напрямною частиною і циліндричним каналом ствола. Використовується він для стрільби снарядами і мінами з пристроєм для забезпечення їх аеродинамічної стабілізації на траєкторії польоту. Гладкі стволи мають деякі протитанкові і танкові гармати, безвідкотні гармати і міномети. Гладкі стволи легші і дешевші у виготовленні, і в них немає втрат енергії на надання снарядам обертання.

Нарізний ствол - це ствол, напрямна частина якого має нарізку для надання снаряду обертального руху з метою забезпечення його гіроскопічної стійкості на траєкторії польоту.

Нарізні стволи поділяються на стволи з циліндричним, конічним і циліндрично-конічним каналами ствола. Циліндрично-конічні мають спочатку циліндричну нарізну частину, а в кінці гладку частину каналу ствола.

Найбільш поширені стволи з циліндричною нарізною частиною, оскільки їх виготовлення значно легше і дешевше порівняно з іншими конструкціями нарізних стволів. Вони забезпечують добру стійкість снаряду у польоті і в результаті добру точність і кучність бою.

На основі розглянутих конструкцій стволів і досвіду їх експлуатації можна зробити такі висновки про доцільність використання тих чи інших типів артилерійських стволів:

- стволи-моноблоки найбільш доцільно використовувати для малокаліберних і середньокаліберних гармат;

295

-багатошарові скріплені та нескріплені стволи з вільним лейнером і навантаженою вільною трубою доцільно використовувати для великокаліберних гармат;

-стволи з вільним лейнером – для довгоствольних гармат великої потужності.

4.1.3. Будова типового ствола і елементів його конструкції

В основному артилерійський ствол складається з таких основних частин: труби, казенника, з’єднувальних деталей, надульних пристроїв.

Труба - це основна частина ствола, яка виконує головне його призначення. Її передня частина називається дульною частиною ствола, а задня – казенною частиною.

За виглядом зовнішньої поверхні трубу поділяють на конічну і циліндричну ділянки.

Циліндрична ділянка труби сприймає найбільший тиск порохових газів під час пострілу, тому стінки її виготовляють більш товстими, ніж стінки конічної ділянки. Перехід від циліндричної до конічної виконують плавним для того, щоб виключити можливість концентрації напружень в місцях різких переходів під час пострілу.

Тиск порохових газів зменшується по довжині ствола в напрямку дульного зрізу (див. графік рис. 4.9.), і саме цьому товщина стінок конічної ділянки поступово зменшується. Але для забезпечення необхідної жорсткості товщина стінок ствола біля дульного зрізу повинна бути не менше 0,1 клб. На дульний зріз труби наносять взаємоперпендикулярні риски для закріплення перехрестя з ниток під час перевірки приладів наводки.

Внутрішня порожнина труби називається каналом ствола і поділяється на каморну і напрямну частини, які обмежуються казенним і дульним зрізами і з’єднуються між собою з’єднувальним конусом.

296

Каморна частина каналу ствола має назву камора згорання – це частина каналу ствола, яка обмежується казенним зрізом і початком напрямної частини. У каморі згорання розміщуються бойовий заряд і запояскова частина снаряда.

		Рт	P
			7
Рд	Рк
L Lд	Lк	Lт	Ро
			0

1

2

3

4

5 6

Рисунок 4.9 – Схема загальної будови ствола:

1 – дульне гальмо; 2,4 – з’єднувальні деталі (задня і передня обійми); 3 – труба; 5 – казенник; 6 –муфта; 7 – крива зміни тиску порохових газів у каналі ствола

Будова і тип камори згорання залежить від способу заряджання гармати. Основними способами заряджання є: унітарний, роздільно-гільзовий, картузний.

Патрон із металевою гільзою вперше у світі був розроблений винахідником В.С.Барановським для гармати у 1872 році. Металеві гільзи в артилерії іноземних країн з’явилися на 25 років пізніше.

297

1	2	3		4

Рисунок 4.10 – Схема камори під унітарний патрон:

1 – основний конус; 2 – перехідний конус; 3 – циліндрична частина; 4 – перехідний конус

Основні частини камори згорання:

-основний конус, в якому розміщується основний конус гільзи;

-перехідний конус, який з’єднує основний конус з циліндричною частиною камори згорання;

-циліндрична частина під дульце гільзи;

-з’єднувальний конус (конус врізання), який з’єднує циліндричну частину з нарізною частиною каналу.

Основний конус призначений для полегшення заряджання і екстракції стріляної гільзи. Його конусність дорівнює 1/60 – 1/120. При меншій конусності збільшується довжина каморної частини каналу ствола і в результаті збільшується і загальна довжина ствола. Більша конусність зменшує довжину ствола, але приводить до необхідності потовщення стінок казенної частини каналу ствола та викликає надмірне навантаження на затвор.

Перехідний конус має конусність 1/10 – 1/20. Його найбільша величина визначається технологічними можливостями холодного протягування гільзи під час її виготовлення, а також величиною прийнятого уширення камори згоряння.

Циліндрична частина камори згоряння призначена для розміщення дульця гільзи і виготовляється довше гільзи настільки, щоб між початком нарізів і переднім зрізом дульця вміщувалися ведучі пояски снаряда.

298

1 2

Рисунок 4.11 – Схема камори під роздільно-гільзове заряджання:

1 – основний конус; 2 – з’єднувальний конус

З’єднувальний конус (конусність 1/10 – 1/20). Збільшення конусності може привести до погіршення умов заряджання і врізання снаряда в нарізи. Зменшення конусності затрудняє фіксацію снаряда під час досилання і створює постійний вільний об’єм камори, що викликає погіршення кучності стрільби.

Основний конус призначений для розміщення гільзи із зарядом. Для того щоб гільза упиралася фланцем у казенний зріз труби, її довжина повинна бути менше основного конуса.

З’єднувальний конус з’єднує каморну і напрямну частини каналу ствола і служить для заклинення ведучого пояска в нарізи при заряджанні та для полегшення його врізання в нарізи під час пострілу. У з’єднувальному конусі розміщується запояскова частина снаряда.

1

2

3

4

Рисунок 4.12 – Схема камори під картузне (безгільзове заряджання):

1 – обтюраторний конус; 2- циліндрична частина; 3 – перехідний конус; 4 – з’єднувальний конус

299

Обтюраторний конус призначений для підтиснення до нього обтюратора затвора. Циліндрична частина призначена для розміщення в ній картузного бойового заряду.

Перехідний конус призначений для полегшення заряджання гармати, що досягається виключенням можливості втикання снаряда.

З’єднувальний конус має аналогічне призначення.

Об’єм камори згорання дорівнює

Wк = Wо + WГ + Wсн ,

(4.1)

де Wо - об’єм камори, який розрахований балістичним розрахунком величини заряду;

WГ - об’єм матеріалу гільзи або картузного бойового заряду;

Wсн - об’єм запояскової частини снаряда.

WГ (0,03 – 0,05) ,

Wсн 0,562.

Незалежно від типу камор до них ставляться такі ви-

моги:

1.Камора згорання повинна бути співвісною з каналом ствола, щоб при унітарному заряджанні виключити перекіс снаряда в гільзі або навіть розпатронування. Неспіввісність камори також приводить до нерівномірного початку нарізів. У цьому випадку нарізи можуть бути не перекриті ведучим пояском снаряда, що призведе до проривання газів по дну нарізів і передчасного зносу каналу ствола.

2.Камора повинна бути круглою у кожному перерізі

без обробки на переходах з одного кінця на другий. Чистота обробки повинна бути не менше х6 , що потрібно для надійного викидання гільзи. Отже, камора в процесі експлуатації повинна бути чистою.

3.Перехідні конуси повинні мати раціональну конусність, щоб не було втикання снаряда під час досилання. Крім того, велика конусність знижує живучість ствола.

300