Текст книги "Артиллерийское орудие"

Автор книги: В. Чернов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 8 страниц)

ОРУДИЕ – ТЕПЛОВАЯ МАШИНА

Что представляет собою орудие, которое делает артиллерию таким грозным родом войск? Для того, чтобы хорошо понять это, нужно предварительно ознакомиться с источником энергии, дающим возможность орудию бросать тяжелые металлические снаряды на большие расстояния.

Мы уже установили, что огнестрельная артиллерия появилась тогда, когда люди узнали свойства черного пороха.

Черный порох состоит из калиевой селитры, угля и серы. Основным горючим веществом служит уголь. В селитре содержится кислород, который бурно выделяется при ее нагревании. Сера служит для того, чтобы облегчить зажжение пороха; кроме того, она является связующим веществом – связывает уголь с селитрой.

Таким образом, черный порох может быстро сгорать в замкнутом пространстве: он не нуждается в притоке кислорода из воздуха. Газы, образовавшиеся в кратчайший промежуток времени, давят с большой силой на снаряд и выбрасывают его из канала ствола.

В современных орудиях применяется бездымный пироксилиновый порох. Он изготовляется из взрывчатого вещества – пироксилина, обработанного смесью спирта с эфиром. Пироксилин получают из хлопка, обрабатывая его смесью азотной и серной кислот. В этом порохе также содержится кислород, который выделяется при взрывчатом разложении пороха. При своем сгорании пироксилиновый порох в отличие от черного совершенно не дает дыма.

При стрельбе из орудий имеет также большое значение количество газов, образующихся при сгорании 1 литра пороха. Для сравнения интенсивности газообразования приведем несколько цифр. При сгорании 1 литра дымного пороха при 0 градусов и при давлении в 1 атмосферу образуется 336 литров газов; при сгорании 1 литра пироксилинового пороха—1440 литров. Этим не исчерпываются те преимущества, которыми обладает пироксилиновый порох по сравнению с остальными горючими веществами.

Большое значение также имеет скорость газообразования, то есть скорость превращения пороха в газ: взрывчатое превращение пироксилинового пороха длится всего лишь около шести тысячных долей секунды.

При взрыве заряда из пироксилинового пороха в канале ствола создается давление, которое достигает 2500–3000 килограммов на один квадратный сантиметр.

Вследствие такого высокого давления и чрезвычайно малого, измеряемого тысячными долями секунды, времени взрывчатого превращения при выстреле создается огромная мощность.

Многие знают, что на открытом воздухе порох горит спокойно и не взрывается. Возьмите ленту бездымного пороха и подожгите ее. Скорость горения пороха на открытом воздухе настолько невелика, что вы сможете по часам проследить время горения. Но нет еще такого секундомера, при помощи которого можно измерить время взрыва той же ленты бездымного пороха в замкнутом пространстве.

Чем же объяснить такую разницу во времени горения?

Оказывается, что все дело в условиях, при которых происходит горение. Разберем случай горения пороха в закрытом сосуде. В этом случае газы, выделяющиеся при горении пороха, заполняют весь объем, Давление резко повышается. Под действием этого давления скорость горения пороха увеличивается, вследствие чего давление продолжает расти; происходит взрыв. При горении же пороха на открытом воздухе газы быстро рассеиваются и давление остается постоянным. Вместе с этим остается постоянной и скорость горения.

Таким образом, увеличивая давление, мы можем увеличить и скорость горения пороха. Следовательно, при желании мы можем получить скорость горения в сотни раз большую, чем при обыкновенном взрыве. Взрывчатое превращение, протекающее со скоростью, измеряемой тысячами метров в секунду, называется детонацией.

Может возникнуть вопрос; что лучше для стрельбы – обычный взрыв или детонация?

Попробуем создать условия, при которых в орудии произойдет детонация. Для этого все пространство каморы, оставшееся за дном снаряда, заполним порохом. Зажжем порох. С началом горения пороха в каморе создается повышенное давление. Под действием этого давления скорость горения остального заряда быстро возрастет. Вследствие этого давление еще больше увеличится. Весь порох сразу превратится в газ. Давление возрастет в несколько раз. Все это произойдет за неизмеримо короткий промежуток времени. При такой кратковременности действия снаряд не успеет еще тронуться с места, как огромное давление разорвет казенную часть ствола на куски. Значит, детонация не годится для стрельбы из орудий.

Нельзя заполнять все заснарядное пространство каморы порохом. Поэтому при составлении зарядов для орудия обращают внимание на объем каморы и на вес необходимого заряда.

Отношение веса заряда в килограммах к объему каморы в литрах называют плотностью заряжания. Обычно плотность заряжания не превышает 0,5–0,7 килограмма пороха на 1 литр объема каморы.

Мы упомянули о детонации обычного пороха. Но есть вещества, которые специально предназначены для получения детонации. Эти вещества называются бризантными. Они могут детонировать от удара, от укола или от трения.

В артиллерии бризантные вещества, чувствительные к уколу, используются для воспламенения заряда пороха и для снаряжения снарядов.

До зажжения порох обладает только скрытой энергией. После воспламенения заряда в каморе происходит взрывчатое превращение. Порох превращается в сильно нагретый газ. Резкое повышение температуры заставляет молекулы газа двигаться быстрее – давление увеличивается. Тем самым химическая энергия пороха превращается в тепловую– то есть в энергию движения молекул газа. Под действием давления начинает двигаться снаряд – энергия пороха превращается в энергию движения снаряда.

Какое количество энергии заключается в заряде пороха?

Простые подсчеты показывают, что снаряд весом 6,5 килограмма, вылетающий из орудия со скоростью 800 метров в секунду, приобретает в канале ствола энергию, равную 212 000 килограммометров.

Но не вся энергия пороха уходит на выталкивание снаряда из орудия. Около двух третей энергии заряда расходуется на различные потери. В нашем примере количество энергии, которое заключено в пороховом заряде, будет равно приблизительно 636 000 килограммометров.

Вся энергия заряда выделяется всего лишь за шесть тысячных долей секунды, при этом мощность получается равной 470 000 лошадиных сил. Вот какова мощность выстрела небольшой пушки.

При выстреле в орудий происходят сложные химические процессы газообразования, в результате чего развивается очень высокая температура, равная 2500–3000 градусов. При этом производится огромная работа по сообщению движения снаряду.

Таким образом, артиллерийское орудие представляет собой тепловую машину, основанную на использовании энергии сильно нагретых газов, которые образуются при взрывчатом превращении заряда. Эта машина является весьма оригинальной по условиям и характеру работы.

Несмотря на все свои преимущества, порох обладает и целым рядом существенных недостатков.

Прежде всего, температура взрывчатого превращения почти в три раза превышает температуру пламени обыкновенной газовой горелки и в два раза температуру плавления стали, из которой изготовляется ствол орудия. Может даже возникнуть вопрос: почему же ствол не расплавляется при первом же выстреле? Однако найти объяснение этому очень легко, если вспомнить, что время взрывчатого превращения равно только шести тысячным долям секунды. За такой короткий промежуток времени ствол не успевает нагреться до температуры плавления. Но все же от этой температуры и от трения снаряда ствол сильно нагревается, и при интенсивной стрельбе приходится делать перерывы для его охлаждения. В результате высокой температуры и действия газов металл со временем портится, «выгорает», и ствол приходит в негодность.

Мы с вами уже видели, что давление в канале ствола при выстреле достигает 2500–3000 килограммов на один квадратный сантиметр. Для того, чтобы ствол мог выдержать такое большое давление, его стенки делают толстыми. Это увеличивает вес артиллерийского орудия, уменьшает его подвижность и тем самым снижает боевые качества.

Большим недостатком является также звук выстрела. Он демаскирует орудие. Попытки заглушить звук выстрела пока желательных результатов не дали.

Кроме этого, серьезным недостатком применения пороха является пламя, образующееся у дула в момент выстрела. Так называемый блеск выстрелов нередко позволяет противнику обнаруживать стреляющую батарею.

Все эти недостатки пороха заставили артиллерийских инженеров призадуматься над вопросом о возможности замены пороха другим источником энергии. Но об этом мы расскажем в конце книги.

Можно ли управлять горением заряда

Для того, чтобы зажечь пороховой заряд, применяют капсюль. Но взрывом одного капсюля зажечь боевой заряд трудно. Поэтому за капсюлем в капсюльной втулке располагают лепешки более шероховатого черного пороха. Вследствие шероховатости и мелкозернистости воспламенение черного пороха происходит очень быстро. Кроме того, черный порох при нормальном давлении горит быстрее бездымного. Газы, образующиеся в результате горения воспламенителя, повышают давление, что облегчает зажжение боевого заряда.

Встает вопрос: что произойдет, если изготовить пороховой заряд из очень мелкого пороха? Такой заряд быстро сгорит и превратится в газы. Сразу же получится очень высокое давление. Снаряд быстро начнет двигаться по каналу ствола. Но по мере продвижения снаряда заснарядное пространство будет увеличиваться. Так как притока новых газов не будет, то давление на снаряд начнет быстро падать, вследствие чего скорость движения снаряда будет увеличиваться незначительно. Работа пороховых газов в канале ствола будет крайне неравномерна. Что же произойдет, если взять очень крупный порох? Крупнозернистый порох не успеет сгореть за время выстрела. Снаряд вылетит из канала ствола, а вслед за ним вылетят и остатки несгоревшего пороха. Порох не будет использован полностью.

Размер зерен пороха должен подбираться таким образом, чтобы пороховой заряд сгорел целиком незадолго до вылета снаряда из дула. В этом случае приток газов будет происходить почти в течение всего времени движения снаряда по стволу и не будет резкого скачка давления в начале движения снаряда.

Вы помните, что различные орудия имеют различную длину ствола, поэтому нельзя изготовлять заряды для всех орудий из одного и того же пороха. Для орудий с более длинными стволами заряд должен изготовляться из более крупного пороха; для орудий с малой длиной ствола – из более мелкого пороха. Итак, изменяя величину зерен пороха, мы можем регулировать время горения заряда, можем добиться притока газов в течение почти всего времени движения снаряда в стволе. Следовательно, мы можем управлять горением пороха в стволе.

КАК УСТРОЕНО ОРУДИЕ

Для того, чтобы понять, как действует такая сложная тепловая машина, какой является современное артиллерийское орудие, нужно знать устройство и назначение его важнейших частей.

Всякое артиллерийское орудие независимо от его типа, системы, калибра и веса состоит из ствола с затвором и лафета с механизмами. Познакомимся с каждой из этих частей настолько подробно, насколько нам позволяет объем этой книги.

Ствол

Часть орудия, которая при выстреле придает снаряду направление полета, поступательную скорость и вращательное движение, называется стволом (рис. 12).

Рис. 12. Ствол.

Ствол представляет собой трубу, закрытую с одного конца затвором. Передняя часть ствола называется дульной, задняя – казенной. На казенную часть навинчивается казенник. Канал ствола разделяется на камору (патронник) и нарезную часть, соединяемые между собой коническим скатом.

На дульном и казенном срезах трубы имеется по две пары взаимно перпендикулярных рисок. Если аккуратно наклеить по ним нити, то образуется два перекрестия. Центры перекрестий соответственно называются центром дульного и казенного срезов. Прямая линия, соединяющая центры дульного и казенного срезов, определяет положение оси канала ствола.

Основным недостатком гладкоствольных орудий, как вы помните, являлось то, что они обладали незначительной дальнобойностью и малой меткостью. Шаровые снаряды – бомбы, вкладываемые с дула, должны были свободно входить в ствол. При этом образовывался зазор между снарядом и стенками канала ствола; в этот зазор при выстреле прорывались пороховые газы, в результате чего начальная скорость шаровых снарядов была мала. Кроме того, эти снаряды быстро теряли скорость при полете в воздухе, ввиду того, что они встречали большое сопротивление воздуха. Все это приводило к тому, что дальность стрельбы была невелика. Поэтому артиллеристы давно стремились заменить шаровые снаряды продолговатыми с заостренной головной частью для уменьшения силы сопротивления возе духа.

Однако, если выстрелить таким снарядом из гладкоствольного орудия, то снаряд будет кувыркаться в воздухе. Что же нужно сделать, чтобы снаряд не кувыркался?

Для этого на поверхности канала ствола делаются желобки, идущие обычно по винтовой линии слева вверх направо. Эти желобки называются нарезами. Часть поверхности канала ствола, заключенную между двумя нарезами, называют полем нареза (рис. 13).

Рис. 13. Калибр, нарез, поле.

На снарядах делаются ведущие пояски из металла более мягкого, чем металл ствола (обычно из меди); пояски прочно закреплены на снарядах. Когда снаряд под действием пороховых газов при выстреле начинает двигаться по каналу ствола, ведущий поясок врезается в нарезы, и так как они идут по винтовой линии, то снаряд поворачивается вокруг своей оси. Таким образом, снаряд, помимо поступательного движения, получает еще и вращательное.

Понять, почему вращательное движение сообщает снаряду устойчивость в воздухе, увеличивает дальность полета и заставляет снаряд лететь вперед головной частью, нам поможет гироскоп.

Гироскоп представляет собой несколько видоизмененный обыкновенный волчок.

Предположим, что снаряд, получивший в канале орудия быстрое вращение, совершает полет в безвоздушном пространстве, где сила сопротивления воздуха отсутствует. Быстро вращающийся снаряд можно рассматривать как свободный от внешних воздействий гироскоп, к центру тяжести которого приложена единственная сила – вес. Допустим, что при выстреле оси канала ствола придали угол возвышения, то есть дуло ствола было приподнято кверху. Такой же угол наклона получит при выстреле из орудия и ось продолговатого снаряда, вращающегося вокруг своей оси. Во все время полета продольная ось снаряда-гироскопа будет сохранять то направление, которое она имела при вылете из канала ствола.

Под действием силы тяжести снаряд будет падать на землю. Такое положение снаряда невыгодно артиллеристам. Для того, чтобы пробить встречаемое препятствие, снаряд должен попасть в него головной частью, а в рассмотренном случае он ударится о преграду боком.

Обратимся теперь к действительным условиям стрельбы. В этом случае на быстро вращающийся вокруг своей оси артиллерийский снаряд действует сила сопротивления воздуха (рис. 14).

Рис. 14. Силы, действующие на снаряд, летящий в воздухе.

Опять воспользуемся для опыта гироскопом. При быстром вращении маховика ось гироскопа сохраняет неизменное положение в пространстве. Для исследования движения вращающегося снаряда сообщим маховику быстрое вращение. Чтобы представить себе действие силы сопротивления воздуха на снаряд, надавим пальцем или палочкой на ось гироскопа (рис. 15).

Рис. 15. Гироскоп.

При быстром вращении маховика ось вовсе не будет изменять своего направления, как это было бы при невращающемся маховике. Вместо этого ось гироскопа начнет медленно поворачиваться так, что все точки этой оси будут двигаться по окружности, а сама ось начнет описывать фигуру, напоминающую правильный конус. Установим далее гироскоп так, чтобы его ось была почти горизонтальна, и снова приложим усилие к концу оси. Мы убедимся в том, что ось гироскопа по-прежнему, не опрокидываясь, будет описывать конус, но более узкий, чем ранее, мало отклоняясь от линии горизонта. Результаты такого опыта показывают, что ось вращающегося гироскопа под действием усилия не увеличивает своего первоначального наклона, гироскоп не опрокидывается и конец его оси остается вблизи от линии горизонта.

Если теперь вместо гироскопа, к оси которого мы приложили усилие, будем рассматривать вращающийся снаряд, к оси которого приложена сила сопротивления воздуха, то мы увидим, что такой снаряд не будет кувыркаться в воздухе и его вершина, описывая конус вокруг касательной к траектории в данной точке, во все время полета останется близкой к траектории. Положение того «послушного» снаряда (рис. 16) вполне удовлетворяет артиллеристов: вращающийся снаряд устойчив в полете и ударяется о преграду заостренной головной частью.

Рис. 16. Полет вращающегося снаряда в воздухе: а – ось снаряда описывает конус; б – вершина снаряда близка к траектории.

Меткость стрельбы становится значительно большей.

При выстреле пороховые газы давят внутри канала ствола по всем направлениям (рис. 17): на дно снаряда, на стенки и на дно канала ствола, стремясь изменить его форму и размеры.

Рис. 17. Силы, действующие на снаряд и на ствол орудия при выстреле.

Но при давлении в толще стенок ствола возникают упругие силы, которые сопротивляются действию пороховых газов.

Давление пороховых газов, умноженное на площадь дна снаряда, представляет собой силу, приложенную к центру снаряда и направленную в сторону выстрела.

Эта сила заставляет снаряд двигаться вперед. Сила, действующая на дно ствола, стремится вырвать дно или разорвать ствол в поперечном сечении. При достаточной прочности ствола эта сила производит откат орудия.

Вследствие волнообразного движения газов в заснарядном пространстве давление газов на стенки ствола в различных точках неодинаково. Разделим внутреннюю поверхность ствола на небольшие участки. Будем считать давление в пределах каждого участка одинаковым. Умножим давление на каждом участке на площадь этого участка. Мы получим силы, направленные перпендикулярно к внутренней поверхности канала ствола. Эти силы стремятся разорвать ствол в продольном направлении.

Таким образом, в результате действия всех этих сил при недостаточной прочности ствола может произойти поперечный или продольный разрыв его.

Для того, чтобы ствол надежно сопротивлялся поперечному разрыву, нужно увеличить толщину его стенок, При этом, чем толще они будут, тем ствол будет прочней. Но достаточно ли этого для прочного сопротивления ствола продольному разрыву? Нет, недостаточно. Опытом установлено, что увеличение толщины стенок свыше одного калибра нецелесообразно, так как это утяжеляет ствол и ведет к нерациональному использованию металла.

Для того, чтобы уяснить действие давления газов на поверхность стенок канала ствола, проделаем следующий опыт. Возьмем плоское резиновое кольцо (рис. 18), начертим несколько концентрических окружностей на равных расстояниях одна от другой.

Рис. 18. Опыт с резиновым кольцом.

Если в канал кольца будем вдвигать деревянный конус, то легко заметим, что диаметры окружностей, прилегающих к каналу, увеличатся в значительно большей степени, чем диаметры окружностей, начерченных ближе к наружной поверхности.

Если мы будем продолжать вдвигать конус, то сначала начнут рваться внутренние слои, а уже после них – наружные.

Этот опыт наглядно показывает, что слои принимают не одинаковое участие в сопротивлении растяжению: внутренние – больше, наружные – меньше. При достаточной толщине кольца возможно, что внутренний слой разорвется, а наружный слой не разорвется. Ствол, в котором произойдет разрыв внутреннего слоя, уже не годится для дальнейшей стрельбы.

Подобные явления происходят и в стенках ствола орудия.

Таким образом, вопрос увеличения сопротивления ствола продольному разрыву не мог быть разрешен только путем увеличения толщины стенок ствола.

Необходимо было создать такую конструкцию ствола, при которой все слои металла были бы равномерно напряжены, а напряжения, возникающие на его внутренней поверхности уменьшены. Этого можно достигнуть, составляя ствол из отдельных слоев. Такие стволы называются скрепленными.

Процесс скрепления состоит в следующем: берут две трубы со стенками равной толщины (рис. 19).

Рис. 19. Идея скрепления ствола.

Внутренний диаметр одной трубы несколько меньше наружного диаметра другой. Нагреем большую трубу до температуры 400–450 градусов, наденем ее на меньшую трубу и дадим остыть составной трубе– При остывании наружная труба будет стремиться принять свои первоначальные размеры, то есть она начнет сжиматься. Ее внутренний диаметр будет уменьшаться и сжимать внутреннюю трубу. Но так как внутренняя труба будет оказывать сопротивление, то наружная не примет своих первоначальных размеров. Таким образом, после охлаждения до нормальной температуры наружная труба окажется несколько растянутой, а внутренняя – сжатой. Такое состояние смежных слоев, где внутренний слой сжат наружным, называется взаимным натяжением.

До выстрела в наружной трубе наиболее растянутыми будут внутренние слои, а наименее – наружные. Что касается внутренней трубы, то ее слои будут находиться в сжатом состоянии, при этом наружные слои будут менее сжаты, а внутренние – более сжаты.

При выстреле под давлением пороховых газов внутренняя труба вначале приходит в нормальное состояние, а затем начинает растягиваться вместе с наружной трубой. С этого момента внутренняя и наружная трубы сильнее сопротивляются давлению пороховых газов. Ясно, что при этом в канале такого ствола может быть допущено большее давление, чем в сплошном стволе той же толщины.

Такое расположение слоев металла позволяет увеличить допустимое давление в канале ствола по сравнению с нескрепленным стволом. Составив ствол орудия не из двух, а из четырех, пяти или более слоев, мы можем при заданном допускаемом давлении уменьшить вес ствола или при данном весе – увеличить допускаемое давление в канале ствола.

Следовательно, при данной толщине ствола сопротивление его давлению пороховых газов растет с увеличением числа скрепляющих слоев; скрепленные стволы, имеющие такое же сопротивление, как и однослойные, будут иметь значительно меньшую толщину стенок, и из двух скрепленных стволов с одинаковой толщиной стенок будет больше сопротивляться давлению пороховых газов тот, который имеет большее число скрепляющих слоев.

Вследствие того, что во время выстрела давление пороховых газов по длине ствола неодинаково, скрепление распространяется на ту часть ствола, в которой ожидается наибольшее давление. Начиная с сечения ствола, в котором должно находиться дно снаряда в момент конца горения порохового заряда, и далее до дула число скрепляющих слоев можно уменьшить.

Скрепление орудийных стволов может быть произведено при помощи колец, проволоки, кожуха, путем самоскрепления (автофретирование) и смешанным способом.

Увеличение прочности ствола не устраняет все же быстрого износа поверхности канала ствола.

Износ поверхности канала ствола влечет за собой потерю боевых качеств всего орудия, хотя остальные механизмы и агрегаты его еще совершенно не изношены. Для того, чтобы отремонтировать или сменить ствол, необходимо целиком все орудие отправлять на завод, и, таким образом, орудие надолго выбывает из строя.

Здесь возникает важный и интересный вопрос: какова же общая продолжительность жизни орудия?

После определенного числа выстрелов ствол приходит в состояние, при котором дальнейшее его боевое использование невозможно. Для орудий крупных калибров это состояние наступает уже после 150–200 выстрелов, а для орудий средних и малых калибров – после 10–15 тысяч выстрелов.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что переплавка стволов, изготовленных из дорогостоящей стали, невыгодна экономически. Поэтому возникла мысль обновлять орудия, заменяя не весь ствол, а лишь тонкий внутренний слой металла. Для осуществления этой операции растачивают канал ствола. Вместо расточенной части вставляют тонкостенную трубу, называемую лейнером.

Впервые эта идея была осуществлена в 8-дюймовой и 9-дюймовой русских гаубицах, которые участвовали в русско-турецкой войне 1877–1878 гг.

В современных орудиях применяются два вида лейнеров: скрепленные лейнеры и свободные лейнеры.

Скрепленные лейнеры обычно вставляются с очень малым натяжением. В этом случае натяжение создается не столько для скрепления, сколько для обеспечения плотного соприкосновения наружной поверхности лейнера с внутренней поверхностью ствола. Смену скрепленных лейнеров нельзя производить на огневой позиции; для этого орудие нужно отправлять в мастерскую.

Для того, чтобы лейнер можно было заменить на огневой позиции, его обычно вставляют в ствол с зазором (рис. 20).

Рис. 20. Ствол со свободным лейнером.

Наружный диаметр свободного лейнера должен быть меньше внутреннего диаметра ствола. При этом образуется зазор, равный 0,1–0,3 миллиметра. При выстреле лейнер прижимается плотно к внутренней поверхности ствола, который при этом тоже сопротивляется давлению пороховых газов. После выстрела зазор между свободным лейнером и стволом должен быть равен первоначальному зазору. Поэтому свободные лейнеры изготавливаются всегда из высококачественных легированных сталей.

Лейнеры изготавливаются цилиндрической и конической формы. Цилиндрические лейнеры могут быть вставлены в ствол и с дульной части, и с казенной. Конические лейнеры вставляются в ствол только с казенной части. От перемещения в стволе лейнер удерживается специальными приспособлениями.

Так, например, для того, чтобы цилиндрический лейнер, вставленный в ствол с дульной части, не вращался, ставится шпонка, одна часть которой находится в теле ствола, а другая в лейнере. От продольного перемещения назад лейнер удерживается кольцевым уступом ствола в казенной части, а от перемещения вперед – дульной гайкой и т. д.

Кроме лейнеров, в современных артиллерийских орудиях широко применяются так называемые свободные трубы (рис. 21).

Рис. 21. Ствол со свободной трубой.

Свободная труба, в отличие от свободного лейнера, имеет более толстые стенки и вставляется в ствол с большим зазором. Свободную трубу вставляют в ствол с казенной части до упора в кольцевой уступ ствола, затем ее зажимают казенником. Таким образом, исключается возможность перемещения ее в продольном направлении. Вращение трубы в стволе предотвращается шпонкой.

Применение свободной трубы дает возможность использовать менее дорогую сталь, вследствие большей толщины ее стенок; кроме того, не требуется большой точности обработки наружной поверхности трубы. Основным недостатком свободной трубы по сравнению со свободным лейнером можно считать ее большой вес, затрудняющий перевозку запасных труб.

Следовательно, по характеру устройства стволы делятся на нескрепленные, скрепленные, стволы со свободным лейнером и стволы со свободной трубой.

По наружному устройству ствол обычно состоит из казенника, цилиндрической и конической частей. Для соединения с лафетом стволы старых систем снабжались цапфами.

В современных артиллерийских орудиях устройство частей, служащих для соединения ствола с лафетом, зависит от конструкции и расположения противооткатных устройств.

Говоря о канале ствола, мы имели в виду пока лишь цилиндрическую его форму. Но в настоящее время можно встретить орудия, стволы которых имеют канал конической формы (рис. 22).

Рис. 22. Ствол с коническим каналом.

Кроме того, известны опыты по применению стволов с полигональными (многоугольными) каналами.

В современной артиллерии преимущественно применяются стволы с цилиндрическим каналом. В этих стволах площадь поперечного сечения снаряда, на которую действует давление пороховых газов, постоянна на всем пути движения снаряда в канале ствола. Поэтому, для того, чтобы увеличить начальную скорость снаряда, нужно увеличить давление пороховых газов или удлинить путь, на котором пороховые газы действуют на снаряд.

Увеличение давления производится путем увеличения веса заряда с одновременным увеличением объема зарядной каморы.

Удлинение пути, на котором действуют пороховые газы, производится за счет удлинения ствола. Эти методы широко применялись при модернизации артиллерийских орудий.

Противотанковой и зенитной артиллерии необходимо было иметь орудия с большой начальной скоростью, но притом такие орудия, у которых с увеличением начальной скорости не увеличился бы вес орудий, а следовательно, не уменьшилась их подвижность. Это привело к применению стволов с коническим каналом. Благодаря сужению нарезной части к дулу начальная скорость увеличилась до 1500 метров в секунду. Для стрельбы из таких стволов применяются специальные снаряды с мягкой оболочкой; диаметр такого снаряда по мере приближения к дульной части уменьшается.

За счет чего же увеличивается начальная скорость снаряда при стрельбе из орудия, ствол которого имеет конический канал?

Возьмем для примера ствол, калибр которого в казенной части равен 75 миллиметрам, а в дульной – 55 миллиметрам. При стрельбе из такого ствола применяется заряд, соответствующий калибру казенной части, в результате чего давление пороховых газов в начальный момент будет равно давлению газов в стволе 75-миллиметрового орудия. По мере продвижения снаряда по каналу ствола его поперечный размер (площадь поперечного сечения) будет уменьшаться и он приобретет большее ускорение. Но стрельба из такого орудия эффективна лишь на небольшие расстояния, так как легкий снаряд в результате большого сопротивления воздуха быстро теряет свою скорость.

Конические стволы обычно состоят из трубы с цилиндрическим нарезным каналом и насадки с гладкими коническим и цилиндрическим участками, что облегчает их производство и улучшает качество (рис. 23).

Рис. 23. Ствол с цилиндро-коническим каналом.

Насадка соединяется с трубой при помощи винтовой нарезки. Применение конического гладкостенного участка менее выгодно в отношении увеличения могущества орудия, чем применение нарезных цилиндрических каналов.

Затвор

Мы уже установили, что ствол современного орудия представляет собой трубу. Отверстие в дульной части остается всегда открытым. Отверстие в казенной части должно быть открыто лишь при заряжании; при выстреле оно должно быть плотно закрыто. Это закрывание производится затвором.

Затворами снабжаются стволы орудий, заряжающихся с казенной части. Во время выстрела они принимают на себя давление пороховых газов. Поэтому затвор должен плотно закрывать канал ствола, чтобы не допускать прорыва газов наружу. Кроме того, затвор должен надежно запирать канал ствола, то есть в момент выстрела затвор не должен самопроизвольно открываться.