I. Классификация артиллерийских орудий. Артиллерийское орудие--всякое б. или м. тяжелое огнестрельное оружие, для которого требуется прочная постоянная подставка, называемая л а ф е т о м . Орудие состоит из ствола (тела орудия) и лафета, к-рый соединяется у легких и среднетяжелых орудий с передком. Передок образует передний ход, лафет со стволом --задний ход орудия в порядке для движения. По кривизне траектории полета снаряда и связанным с этим баллистич. качеством различают орудия для настильного огня и для навесного огня. Между этими двумя типами орудий находятся гаубицы, соединяющие в себе нек-рые преимущества обоих типов. Вид траектории полета снаряда обыкновенно находится в непосредственной зависимости от длины ствола и величины боевого заряда. Орудия для настильного огня (пушки) имеют б. ч. длинный ствол, сильный заряд и меньший подъем траектории. Ствол орудий для навесного огня, называемых мортирами, значительно более короткий; они имеют слабые заряды и большой подъем траектории. Существует предложение отбросить название --"мортира", после того как для гаубиц был достигнут подъем траектории в 60 град. и более, который раньше был возможен только для мортир. Первоначально гаубицами называли гладкоствольные пушки с коротким стволом, однако более длинным, чем у мортир. Позднее то же название дали и коротким нарезным орудиям, называвшимся ранее короткими пушками. Даже после того как удалось достигнуть достаточной подвижности тяжелой артиллерии, гаубицы остались необходимыми, т. к. полевые укрепления и цели за и под сильными закрытиями не было возможности подготовить к атаке при помощи орудий настильного огня. Если ранее у пушек подъем траектории достигал 20 град., то теперь требуется для дальнобойных пушек подъем до 40--50 град. Угол подъема траектории у гаубиц доходит до 45 град., а в мортирах--более 45 град. (почти до 75 град.). По величине диаметра канала, или по калибру, все типы орудий разбиваются на несколько классов, границы между к-рыми ие установлены строго. Т. о. получается деление орудий на легкие, средние, тяжелые и самые тяжелые типы. Легкими называют калибры 3,7--10 см,средними--выше 10 см до 15 см, тяжелыми -- выше 15 см до 21 см и самыми тяжелыми -- выше 21 см до 42 см (по газетным сведениям из США уже до 48 см). По месту, роду и цели применения различают орудия: полевые, горные, танковые, противовоздушные, осадные, крепостные, береговые и морские. Кроме того существует подразделение на артиллерию ближнего боя и дальнобойную. С тех пор как орудия средних калибров сделались подвижными, в армиях всех стран введена тяжелая артиллерия главного командования, состоящая из калибров в 10, 15 и 21 см,придаваемая крупным войсковым соединениям (армиям, корпусам) в мере действительной надобности. По способу передвижения имеются орудия: с конной запряжкой, с моторной тягой, гусеничные, железнодорожные, аэропланные и устанавливаемые на дирижаблях, и судовые. Действие орудия зависит от следующих условий: 1) от правильности траектории полета снаряда, зависящей в свою очередь от конструкции снаряда, качеств ствола орудия и соответствующего боевого заряда; 2) от точности момента разрыва снаряда, зависящей от конструкции взрывателя (снарядной трубки); 3) от действия отдельного выстрела на цель, зависящего от внутреннего устройства снаряда, от конструкции взрывателя (снарядной трубки) и от разрывного действия снаряда;4) от скорости стрельбы, к-рая даже при увеличении веса снаряда не должна уменьшаться, благодаря применению устройства для более легкого и быстрого заряжания и обслуживания орудия; значительное влияние на скорость стрельбы имеет спокойное состояние орудия при выстреле (орудия с откатом ствола); 5) от большей дальности полета снаряда, которая при данном угле вылета снаряда зависит от начальной скорости.
Ствол (тело) орудия вмещает в себя боевой заряд и снаряд и дает последнему направление и характер движения. Он имеет снаружи слегка конич. форму и имеет внутри цилиндрич. канал по всей своей длине или в большей ее части. Линия центров окружностей поперечных сечений канала называется осью канала. Во всех современных орудиях на поверхности канала сделаны нарезы. Такой ствол называется нарезным стволом в отличие от старых гладких стволов без нарезов. Гладкоствольные орудия заряжались с дульной части,т. е. заряд и снаряд вводились в орудие спереди. При дульной зарядке между снарядом и стенкой канала остается зазор, следовательно существует прорыв газов в направлении выстрела. Все нарезные орудия заряжаются с казенной части и имеют подвижной затвор, к-рый при заряжании, т. е. для вкладывания снаряда и боевого заряда, открывается и затем опять закрывается. Канал нарезного орудия делится на гладкую и нарезную части. Гладкая часть, имеющая несколько отличную форму и больший диаметр, чем нарезная, называется зарядной каморой. Нарезная часть канала, состоящая из нарезов и промежутков между ними, называемых полями, простирается от соединительного (переходного) конуса зарядной каморы до дульного среза. Диаметр канала, измеряемый по полям нарезов, называется к а л и б р о м . Нарезы представляют собой пологие витки, идущие вправо или влево. Внешняя форма ствола определяется степенью напряжения от газов, образующихся в момент выстрела: там, где происходит сгорание боевого заряда, т. е. сзади, в зарядной каморе, получается наибольшее нагревание и развивается при этом наибольшее давление газов, следовательно в этом месте д. б. наибольшая толщина металлической стенки ствола. По мере проталкивания снаряда вперед и увеличения объема газов в канале давление газов уменьшается, благодаря чему толщину стенок можно соответственно уменьшать по направлению к дульному срезу. Для соединения ствола с лафетом, позволяющего придавать оси канала орудия больший или меньший наклон, на обоих боках ствола делаются цапфы, общая ось к-рых перпендикулярна к оси канала. В современных орудиях применяют клиновые, винтовые и блоковые (Blockverschluss) затворы. Поршневые затворы считаются устарелыми. Калибр обозначается в Германии в см, во Франции--в мм, в США--в дм. и в СССР--в мм. Определение калибра по весу снаряда (в англ. фн. или кг) сохранилось еще частично только в Англии и во Франции. Особые конструкции орудий, имеющих отличные от других длины тела орудия, вызывают иногда необходимость более точного обозначения орудий. Так, 40 см KL/40 обозначает пушку калибром в40см, длина к-рой равна 40 калибрам (т. е. 16 м). Генстенборг.
II.Элементы, составляющие орудие: материалы. С производственной точки зрения артиллерийская система -- орудие -- состоит из лафета с прицельпыми, противооткатными и накатными приспособлениями, с подъемным и поворотным механизмами и наложенного на него ствола с затвором и дульным тормозом. Последний элемент в артиллерийской системе является новым и пока мало распространенным, но имеет большую будущность, как дающий возможность понизить действие выстрела на лафет при стрельбе, каковое имеет тенденцию все время повышаться в связи с увеличивающейся мощностью орудий. Под пушечным (орудийным) производством понимается изготовление одного из основных элементов артиллерийской системы -- ствола (тела орудия). Стволы в зависимости от тактич. назначения орудия изготовляются той или иной длины и благодаря этому вся артиллерийская система получает название пушки, гаубицы, мортиры. В рассматриваемом нами производстве при обработке канала ствола приходится особенно считаться с длиною последнего, и т. о. наиболее трудными в производственном отношении считаются стволы пушек, как имеющие длину 20--60 калибров и выше (экстрадальние пушки). Исключением являются пушки специального назначения, длина ствола которых 13--18 калибров. Длина гаубичных стволов 10--20 калибров, а мортирных -- 4--12 калибров, и следовательно изготовление их, как наиболее коротких, значительно проще. Имеются в виду конечно длины относительные, выраженные в числе диаметров растачиваемого канала и следовательно связанные с толщиной стенок ствола.
С конструктивной точки зрения стволы делятся на о д н о с л о й н ы е , или монолитные (фиг. 1а), и м н о г о с л о й н ы е . Во втором случае первый слой, внутренний (фиг. 1б), называется т р у б о ю 1, наружный слой -- к о ж у х о м 2 , а промежуточные слои--ц и л и н д р а м и 3, т. е. многослойный ствол, исключая все встречающиеся на нем кольца, может состоять: а) из трубы и кожуха, б) из трубы, одного ряда цилиндров и кожуха, в) из трубы, нескольких рядов цилиндров и кожуха. На фиг. 1б в разрезе изображены: орудийное кольцо 4, упорное кольцо 5, обтюрирующее кольцо 6, скрепляющее кольцо 7, казенник 8 и кольцо с ушками 9. Одевают слои один на другой в нагретом состоянии (до 400 град.) и при остывании они сжимают предыдущий слой, чем и осуществляется искусственное повышение прочности ствола за счет понижения толщины стенок последнего.
Задачей П.п. является изготовление деталей ствола (труб, цилиндров, кожухов), сборка в горячем состоянии и окончательная обработка канала ствола и наружной поверхности его. Помимо этого в П. п. входит модернизация стволов уже бывших на службе орудий и обновление их. Под м о д е р н и з а ц и е й понимается изменение конструкции ствола с использованием старых деталей его, напр, удлинение трубы при старом кожухе в двуслойном стволе, увеличение калибра, и т. п. Под о б н о в л е н и е м понимается или полная замена расстрелянной трубы новой или замена только рабочей части трубы; в первом случае производимая манипуляция называется п е р е с т в о л е н и е м, а во втором--л е й н и р о в а н и е м . Перестволение и лейнирование могут протекать и при нагреве обновляемого ствола и в холодном состоянии. При перестволении новая труба всегда вставляется с натяжением (отрицательный зазор), лейнер же м. б. как с натяжением (с к р е п л е н н ы й л е й н е р), так и без натяжения, с зазором (с в о б о д н ы й л е й н е р). Наиболее удобным в военном отношении является свободный лейнер, как позволяющий производить обновление в боевой обстановке на месте. На орудийных з-дах в настоящее время идут изыскания в этой области. Опыт заграничной практики показал, что задача лейнирования разрешена полностью в орудиях до 8 дм. включительно, например фирмы Ансальдо и Одера-Терни. За последнее время нек-рые иностранные з-ды начали заменять стволы, составленные из отдельных скрепленных между собою элементов, монолитными стволами, прочность к-рых искусственно повышена особым методом, называемым а в т о ф р е т т а ж е м. Сущность последнего заключается в том, что монолитный ствол подвергается высокому (до 10 000 atm) внутреннему давлению, чем достигается повышение предела упругости материала.
А. Давыдов и Н. Адакин.
Материал для с т в о л о в орудий.
Орудия изготовляют из чугуна, сварочного железа, бронзы (пушечного металла) или стали (никелевой или хромоникелевой). В настоящее время применяется преимущественно сталь. Для высоких напряжений от больших зарядов пригодны только стальные стволы. Ствол орудия при выстреле подвергается: 1) давлению пороховых газов в продольном и поперечном направлениях и излому, или срезанию, замка и цапф; 2) трению снаряда о стенки канала и сопротивлению, которое снаряд встречает в нарезах; 3) оплавлению стенок канала благодаря высокой t, возникающей при сгорании пороха; 4) постепенному разрушению стенок канала вследствие химич. соединения продуктов сгорания -пороха с металлом стенок; 5) атмосферным влияниям: образованию окисей и ржавчине. В связи с этим материал ствола должен обладать высокою степенью прочности, упругости, вязкости, твердости, иметь высокую tпл, высокую устойчивость против коррозии (см.) и возможно малую чувствительность к вредным химич. влияниям. Но кроме того он д. б. возможно дешевым и находиться в достаточных количествах внутри страны для обеспечения независимости производства от заграницы в случае войны. Ниже перечислены нек-рые свойства различных металлов, идущих в дело П. п. Бронза представляетсобой сплав меди (90%) и олова (10%). Она мало тягуча, довольно тверда и крепка, при быстром охлаждении делается ковкой, при медленном -- твердой и хрупкой. Ее твердость возрастает до 28% содержания олова, а затем опять падает. Наибольшая прочность при 17,5% олова. При содержании менее 5% олова бронза куется в холодном состоянии. Пушечный металл (Hartbronze), называемый также стальной бронзой (Stahlbronze), имеет небольшое содержание олова (8 : 92), отливается в металлич. формах и уплотняется расширением канала пропусканием пуансонов. Добавки к бронзе: железа, никеля, марганца, свинца, мышьяка, сурьмы, цинка, фосфора для уменьшения ликвации бронзовых сплавов не оправдали себя. Вследствие своей вязкости бронза является очень надежным материалом в отношении разрыва перенапряженного ствола и опасности повреждений для орудийной прислуги разлетающимися осколками. Бронза мало чувствительна к атмосферным влияниям и относительно дешева; изношенные или устаревшие стволы можно переливать с ничтожными затратами. Старую пушечную бронзу, бывшую несколько раз в переплавке, даже предпочитают для новых изделий, т. к. она не так легко распадается на составные части и лучше сопротивляется ликвации и причиняемому последней разгару. Но ее прочность и твердость так незначительны и точка плавления лежит так низко, что она не годится для стволов, к-рые стреляют сильными зарядами и бездымным порохом, и для стволов, в к-рых развиваются высокое давление газов и значительная t. Несмотря на это она сохранилась в производстве мортир и гаубиц при изготовлении многослойных стволов из бронзового тела со стальным каналом (т. е. с запрессованной стальной трубкой для канала). Единственным безупречным материалом однако остается только сталь. Ее пригодность доказывается все более и более при возрастающей мощности орудий. Генстенберг.
К л а с с и ф и к а ц и я о р у д и й н о й стали.
Орудийная сталь м. б. следующих сортов: а)по с п о с о б у в ы п л а в к и : тигельная, электросталь, мартеновская (кислая или основная); слитки м. б. прессованы или непрессованы; б) по х и м и ч е с к о м у с о с т а в у : углеродистая, малохромистая, специальная; в) по механическим к а ч е с т в а м нижеследующих марок: О-1-- орудийная обыкновенная; О-2--повышенная; О-А--специальная, категория А; О-АБ--специальная, категория АБ; О-Б--специальная, категория Б. Специальные сорта стали получаются присадкой определенного количества специальных элементов, как то: никеля, хрома, ванадия, молибдена, вольфрама и др. (табл. 1).
Сумма вредных примесей (серы и фосфора) допускается не более 0,7%. Вследствие того что возврат (прибыль, обрезки, стружка и пр.), идущий в скрап, м. б. загрязнен различными примесями, допускается предельное содержание следующих элементов, не входящих в рецепт заданной стали: 0,2% меди, 0,5% никеля, 0,35% хрома, 0,4% молибдена. Присадка ванадия допускается при выплавке всех сортов стали. Марка стали О-АБ по химич. составу одинакова с маркой О-Б, но отличается от последней по содержанию молибдена (не менее 0,25%); кроме того она отличается механнч. свойствами.
Химический анализ стали.
Анализ стали делают из пробы металла, отлитой в середине разливки стали в изложницы. Стружка на анализ д. б. получена сверлением насквозь пробы в направлении, перпендикулярном к продольной оси пробы. Стружку от верхней части . корки отбрасывают и берут чистую стружку изнутри пробы. Анализ должен показывать %-ное содержание углерода, марганца, кремния, фосфора, серы, хрома и никеля в углеродистой и малохромнстой стали, ванадия, молибдена, вольфрама и др.-- в специальных сталях. В табл. 2 приведены допускаемые отклонения данных контрольных анализов состава стали.
А. Давыдов и Н. Адакин.
III. Ствол орудия.
Внешняя форма и части ствола орудия определяются его службой при выстреле. Передняя часть ствола имеет конусообразную внешнюю форму и оканчивается дульным срезом, в середине которого выходит канал. Иногда ствол усиливают у дульного среза посредством пояска. Задняя часть ствола имеет цилиндрич. форму или четырехгранную у стволов с клиновым затвором, для увеличения опорной поверхности для затвора, и оканчивается казенным срезом, в котором находится зарядное отверстие, являющееся продолжением канала и служащее для вкладывания зарядов, а в орудиях с поршневым затвором и для затвора. Горизонтальный прорез сбоку для клинового затвора называется клиновым отверстием. Между этими частями находится средняя часть ствола, на которой имеются цапфы для установки ствола на лафете и вращения его в вертикальной плоскости. Они усилены заплечиками, к-рые предохраняют ствол от бокового перемещения в подшипниках лафета. Общая ось обеих цапф обычно пересекает ось канала впереди ц. т. ствола, т. ч. ствол имеет перевес назад, т. е., будучи поддержан только в цапфах, ствол стремится подняться передней и опуститься задней частью. Перевес назад придает стволу устойчивость при езде и стрельбе, обеспечивает плотное прилегание ствола к подъемному механизму и способствует сохранности как подъемного механизма, так и других частей лафета. Обыкновенно перевес назад составляет 7----12% веса ствола. У нек-рых стволов оси цапф расположены выше оси канала (поднятые опоры) или ниже ее (опущенные опоры). Дело конструктора и испытаний правильно сопоставить преимущества и неудобства таких расположений. На наружной поверхности ствола находится еще устройство для наводки и для установки частей затвора, в частности для облегчения заряжания и для соединения ствола с подъемным механизмом. Для обозначения оси канала, прицельной линии и т. д. нанесены вертикальные и горизонтальные метки. Наконец на стволе поставлены различные опознавательные знаки (номер ствола, вес ствола с затвором, год и место изготовления, название завода и др.). Наружное очертание ствола при заданной форме канала определяется толщиной его стенок в различных точках. Толщина стенки ствола есть расстояние по радиусу от наружной поверхности ствола до дна нарезов канала. Она д. б. соображена с величиною давления газов при выстреле, сопротивлением металла ствола и конструкцией ствола. Давление газов в канале в каждом поперечном сечении одинаково во всех направлениях; следовательно и толщина д. б. одинакова во всех направлениях по радиусам. Но внешние и внутренние слои стенки ствола испытывают давление газов не в одинаковой мере, а именно--внутренние слои благодаря упругости металла испытывают несколько большее растяжение: это соотношение изучено теоретически и проверено практич. опытами; результаты исследований выражены определенными ф-лами, к-рые вполне применимы и для новых конструкций. В виду постоянных требований увеличения силы орудий, что вызывает увеличение напряжения газов в орудиях, ствол, или по крайней мере его заднюю, испытывающую наибольшее напряжение часть, конструируют т. о., чтобы металл в отдельных концентрич. слоях был напряжен более равномерно и чтобы вся способность к сопротивлению всей массы металла была использована в наибольшей степени. При этом ствол получает меньшие размеры по диаметру при той же степени надежности. Кроме того стволы из нескольких слоев составляются из более мелких частей, к-рые лучше поддаются проковке и термич. обработке. Эти соображения привели к устройству многослойных стволов, конструкция к-рых заключается в следующем. На самый ствол, а именно на его заднюю часть, насаживают стальные кольца, к-рые в холодном состоянии имеют меньший внутренний диаметр, чем наружный диаметр внутренней трубы. Эти кольца расширяют нагревом как-раз настолько, чтобы их можно было, надеть на внутреннюю трубу (зазор достигает всего нескольких десятых мм), к-рую они сжимают при охлаждении. Для дальнейшего усиления можно насадить несколько слоев колец друг на друга таким же способом.
Различаются нижеследующие виды конструкций многослойных стволов.
С т в о л с к о л ь ц а м и. На внутреннюю трубу насажены в горячем состоянии кольца в один или несколько слоев. Цапфы соединены с одним из колец. Внутренняя труба составляет главную массу ствола и подвержена всем вредным влияниям, как простой массивный ствол. Кольца не предохраняют от осевого разрыва. Труба ослаблена затвором и при разгаре весь ствол приходит в негодность. Все эти недостатки привели к тому, что от стволов с трубою и кольцами отказались.
С т в о л с к о ж у х о м . Внутренняя труба идет от дула только до затвора; в задней своей части или по всей длине она охвачена надетым в-горячем состоянии и сжимающим ее кожухом, имеющим цапфы и гнездо для затвора. Внутренняя труба и кожух соединены кольцами (б. ч. двумя), к-рые закрепляются от расхлябывания штифтами с нарезкой. Так устроены почти все легкие полевые орудия. При этом возможна смена внутренней трубы после разгара.
С т в о л с к о ж у х о м и к о л ь ц а м и . Ствол с кожухом усилен еще надетыми в горячем состоянии кольцами, подобно стволу с кольцами.
С т в о л, с к р е п л е н н ы й п р о в о л о к о й. Внутреннюю трубу обматывают некоторым числом слоев проволоки, которой дают такое натяжение,что давление наружных слоев на внутренние соответствует законам наилучшего использования материала. Проволока в форме ленты наматывается в раскаленном состоянии и сваривается в кольца (система Армстронга). Лонгридж обматывает внутреннюю трубу проволокой в виде ленты в холодном состоянии и при этом систематически регулирует натяжение для получения наиболее благоприятного давления. Снаружи проволочная обмотка охватывается кожухом, на к-ром сделаны цапфы. Затвор помещается во внутренней трубе или в кожухе. Теоретически эта конструкция соответствует большому количеству малых колец. Проволочное скрепление стволов, к-рое получило свое развитие в Англии, следует считать устаревшим благодаря нек-рым его недостаткам и трудности выполнения; к тому же эти стволы вообще значительно тяжелее стволов с кожухом. Вместо сжимания кожухом применяли самоскрепление (автофреттаж) ствола. Внутреннюю трубу расширяют в холодном состоянии гидравлич. давлением, т. ч. внутренние слои металла производят непрерывное давление на наружные и наоборот. Приготовленную т. о. трубу в холодном состоянии запрессовывают в кожух и закрепляют от поворачивания и выдвигания. Сопротивляемость внутренней трубы при этом увеличивается. Основное преимущество автофреттажа состоит в том, что внутреннюю трубу легче заменить после разгара, в то время как в других конструкциях ремонт можно сделать лишь путем вставки в канал новой тонкой трубы с нарезами под гидравлич. давлением, предварительно гладко сняв нарезы путем рассверливания канала. Стволы из пушечного металла принадлежат до известной степени также к многослойным стволам, поскольку расширение канала пуансонами вызывает в стенках ствола напряжения, примерно соответствующие напряжениям в стволах с кольцами и повышающие вследствие этого сопротивляемость ствола, к-рая увеличивается еще вставкой в канал стальной трубы.
К а н а л о м о р у д и я называется полость ствола от затвора до дульного среза (у мортир с поршневым затвором от дна камеры до дульного среза). Канал служит для принятия снаряда и заряда, в нем развиваются пороховые газы для выстрела, передается энергия пороховых газов снаряду и дается последнему определенное направление. Наилучшей была бы такая длина канала, при которой действие пороха было бы использовано полностью к моменту, когда снаряд выходит из канала. В противном случае при слишком малой длине канала свойства пороха не будут использованы вполне, а при слишком большой длине уже достигнутая снарядом скорость начнет уменьшаться. Практически подобный идеальный ствол редко, или вернее никогда, не был построен; длина его канала, особенно при большом отношении веса заряда к весу снаряда, была бы так велика, что от того пострадала бы подвижность орудия. Поэтому при выборе длины канала приходится ограничиваться тем, чтобы ее увеличение не повышало более относительную мощность ствола орудия. Но даже и это требование не всегда выполнимо. Уменьшение веса, подвижность по неровной местности, применение орудия за броневым прикрытием на судах, в башнях, делают невозможными эти желательные длины. Случается даже, что слишком длинные и относительно слабые стволы изгибаются после небольшого количества выстрелов и благодаря этому разрушаются. Для меткости стрельбы при всех обстоятельствах достаточна длина ствола, допускаемая наивозможным использованием силы пороха. Канал орудия разделяется на нарезную часть цилиндрич. формы и гладкую зарядную камеру различного вида. Обе части соединяются между собой переходным соединительным конусом. Нарезная часть простирается от начала нарезов в конусе до дула. Передний край канала у дульного среза скошен фаской. Боковая поверхность и край поля, к-рые принимают удар снаряда, толкаемого пороховыми газами в направлении оси канала, т. е. прямолинейно вперед, называются ведущей гранью и ведущим краем. При правой нарезке--это правый край верхнего поля и соответствующие ему у других полей и следовательно левый--у нижнего поля. Параллельными нарезами называются такие, у к-рых дно имеет одинаковую ширину на всем протяжении, в то время как у клиновых нарезов ширина дна к дулу уменьшается, а следовательно ширина поля увеличивается. Длина и угол нарезки измеряются но ведущему краю. Если мысленно провести плоскость через любую точку ведущего края какого-либо поля и через ось канала, то угол, образуемый этой плоскостью с касательной к краю поля в этой же точке, называется углом нарезки. Нарезы сообщают снарядам вращение около продольной оси, необходимое для устойчивости снаряда при полете в воздухе. Если развернуть поверхность нарезной части канала на плоскость, то при постоянной нарезке ведущий край представится в виде наклонной прямой, при прогрессивной нарезке--в виде кривей линии (параболы или дуги круга). Наиболее пологая нарезка--при переходном копусе--называется начальной нарезкой, наиболее крутая--у дула,--конечной нарезкой (при прогрессивной нарезке). Только практикой многочисленных сравнительных испытаний стрельбою можно установить, какая нарезка является более выгодной для орудия в связи с его задачами. Нарезы, числом 12--24 в зависимости от калибра, должны давать устойчивое направление снаряду при наименьшем возможном сопротивлении. Устойчивое направление требует большего, а малое сопротивление -- меньшего числа полей, так. обр. приходится выбирать нек-рую среднюю величину между этими обоими противоположными требованиями. Клиновые нарезы должны, с одной стороны, облегчать первое врезание полей (у переходного конуса) в направляющие пояски снаряда, с другой стороны,--давать более устойчивое направление снаряду благодаря постепенно увеличивающейся ширине врезающихся полей. Но ствол может иметь только вдвое больше параллельных нарезов, чем клиновых, т. к. ширину полей у переходного конуса ради их прочности нельзя значительно уменьшать. Ширина нарезов всегда больше ширины полей, и число нарезов, в зависимости от диаметра канала, растет у различных калибров в разной мере. Чем менее ширина полей у переходного конуса, тем легче врезаются поля в направляющие пояски снаряда. Поля не д. б. однако слишком узкими, т. к. в таком случае легко м. б. повреждены. Глубина их равна при медных направляющих поясках снаряда в стальном стволе ок. 2 мм, при свинцовых направляющих поясках 3--4,5 мм. Вместе с глубиной нарезов увеличивается сопротивление движению снаряда. При мелких нарезах ведущие грани и края быстро изнашиваются от сильного трения о снаряд. Зарядная камора принимает снаряд и заряд, к-рые должны иметь в ней нек-рый зазор для удобства и быстроты заряжания. Ось снаряда не совпадает при этом совершенно точно с продолжением оси канала, что может вредить правильности направления, влиять на меткость стрельбы и причинить повреждение полей. Проникающие благодаря зазору языки пламени могут вызвать усиленный разгар верхней части зарядной каморы. Эти недостатки можно только ослабить соответствующей конструкцией, но не уничтожить их совсем. Зарядная камора образует или один гладкий цилиндр или распадается на два цилиндра: более широкий сзади и более узкий спереди, соединенные между собой задним переходным конусом. Часть, идущую от затвора до середины заднего переходного конуса, называют зарядной каморой, а от заднего переходного конуса до нарезов канала--снарядной каморой. В орудиях, заряжаемых металлич. патронами, задняя часть зарядной каморы, называемая также патронником, несколько расширяется конусом назад соответственно форме гильзы -- для облегчения вынимания пустых выстреленных гильз. Пространство между затвором и дном снаряда называется пространством сгорания начальным). Длина пути снаряда в канале орудия определяется расстоянием от дна снаряда до дульного среза. Снарядная камора -- обычно гладкая, только при прогрессивной нарезке -- нарезная. При вкладывании снаряда только передний направляющий поясок его вдвигается до начала нарезов в переходном конусе, задняя часть снаряда остается в гладкой части канала. К снарядной каморе примыкает зарядная камора. Она имеет в большинстве случаев увеличенный размер (1,1--1,2 калибра). Благодаря этому заряжание облегчается, но вместе с тем увеличивается диаметр и толщина стенок ствола. Размер каморы сгорания имеет особенно важное значение: если взята слишком малая камора, то вследствие слишком быстрого разложения пороха давление газов значительно возрастает, ствол перенапрягается, и страдает меткость стрельбы; если она слишком велика, порох и его разложение оказываются не вполне использованными. Это влияет на скорость снаряда при вылете и понижает меткость.
IV. Основы производства орудийных стволов: форма, литье и обработка отлитой болванки.
Форма состоит (при формовании в земле) из трех частей: днища, собственно формы и литника. Днище замыкает форму снизу и состоит из железной плиты с конич. сортом, наполняемой кирпичами и формовочной землей; оно имеет форму дна ствола. Форма для самого ствола б. ч. устанавливается вертикально в т. н. литейной яме с днищем внизу. Ствол отлива,ют в виде сплошной болванки или с сердечником. Сплошная болванка д. б. изготовлена с наружными размерами несколько большими размеров ствола, и материал, расположенный по ее сердцевине вдоль оси, удаляется при дальнейшем высверливании. Сплошные болванки изготовляются в глиняных или песчаных формах, а в настоящее время часто и в чугунных формах. Для получения глиняной формы модель ствола выполняют из соответственно толстого деревянного вала, поверхность которого покрывают зеленым мылом для легкости вынимания в дальнейшем из глины, и затем крепко обматывают несколькими свеже скрученными жгутами из сухой травы до диаметра на 1,5--2 см большего диаметра отливки. При непрерывном вращении покрывают деревянную модель равномерно слоем жирной глины и затем просутпивают в сушильной камере в течение 6--12 час. После того как слой глины совершенно высох, при непрерывном вращении формы накладывают второй слой, состоящий из равных частей глины и конского навоза, пользуясь шаблоном для проверки по размерам отливаемой болванки ствола. Этот слой опять хорошо просушивают, затем накладывают третий слой из очень тонкой глины. Трещины, к-рые могут появиться после просушки, затирают и покрывают всю поверхность смесью из древесной золы и молока или из графита и молока. Для цапф вытачивают деревянные модели и укрепляют их гвоздями в соответствующих местах глиняной модели. Приготовленная т. о. модель д. б. хорошо высушена, затем обкладывают ее 5--6 слоями сырой мелкой глинистой земли, образуя форму толщиной в 5--8 см, в зависимости от величины ствола. Каждый слой просушивают отдельно. Чтобы придать форме нужную жесткость, ее скрепляют железными кольцами и стержнями. После этого вынимают деревянный вал (модель), затем жгуты и выколачивают наконец глиняный слой модели. Форму опять хорошо просушивают и обжигают дровами или древесным углем. После обжигания внутреннюю поверхность покрывают смесью из древесной золы и молока или из графита и молока, просушивают и плотно затрамбовывают форму в литейной яме сырым песком. Хорошая трамбовка является безусловно необходимой, т. к. при рыхлом влажном песке жидкий металл легко может проникнуть где-либо через возможные трещины формы в песок и вызвать взрыв. Сырой песок применяется для затрамбовки потому, что он лучше отводит тепло расплавленного металла и плотнее трамбуется, чем сухой песок. Если применяется формовка в песке, то необходимы железные или чугунные опоки и деревянная или металлич. модель. Для удобства выемки из формы модель разрезается на столько частей, как этого требует внешний вид отливаемого ствола. Тончайший мелкозернистый глинистый песок набивается плотно между стенками модели и опоки. Когда формовка закончена, отдельные опоки разбирают, части модели вынимают и форму просушивают в сушильной камере. Для того чтобы песчаные поверхности формы не прилипали к отливке, их покрываютнесколько раз смесью из молока и древесной золы, или из молока и графита, или сажи. Глиняная формовка не требует больших затрат. Песчаная формовка вначале дороже из-за изготовления модели и нек-рого количества опок, но при производстве значительного количества стволов одного и того же образца эти расходы выравниваются расходами на повторное изготовление модели для каждой штуки изделия при глиняной формовке. С научной точки зрения глиняная формовка предпочтительнее песчаной, по крайней мере в том случае, если при последней применяются опоки, вмещающие не очень толстый слой песка. Размеры глиняной формы не изменяются совсем или изменяются лишь очень немного, в то время как заложенные в железные опоки песчаные формы расширяются очень значительно, как только тепло залитого в форму металла достигнет железа опоки. Это можно заметить по разрывам связывающих опоки болтов.
Л и т ь е (отливка). При литье безусловно необходим прилив п р и б ы л и , т. е. добавка куска определенной длины сверх собственной длины ствола. Независимо от того, что при благоприятной установке формы в прибыли должны собираться попавшие в форму загрязняющие примеси и шлаки, прибыль своим весом производит вовремя застывания металла значительное общее сдавливание отливки и оказывает давление на ее внутреннюю часть (особенно если поверхность литника долгое время поддерживается в жидком состоянии помощью раскаленного древесного угля), вследствие чего застывающая от периферии отливка может получить добавочный металл из прибыли в свою внутреннюю часть соответственно происходящей усадке металла. Уплотнением отливки предотвращается возникновение пустот и образование менее плотного металла в сердцевине отливки самого ствола. При литье ствола с сердечником благодаря более быстрому охлаждению стенок канала достигается и ббльшая твердость, обеспечивающая менее быстрый их износ. Процесс отливки почти такой же, как и для сплошной болванки. Как только металл приобретает в плавильной печи надлежащий состав и t(бронза 1 500 град., сталь 2 250 град.), его выпускают в форму. После охлаждения заполненную металлом форму извлекают из литейной ямы и снимают форму. Для стволов из литой стали, которые выпускаются з-дом Круппа, металл расплавляют в тиглях, отливают в цилиндрич. форму, соответствующую по величине отливаемому стволу, и в раскаленном состоянии приводят к нужной внешней форме под паровым молотом или под гидравлич. прессом. При бронзовом литье бронзу льют в железные формы (изложницы) с сердечником. Сквозь высверленный ствол прогоняют стальные пуансоны под гидравлич. давлением и вследствие того, что пуансоны имеют постепенно увеличивающиеся диаметры, канал ствола расширяется, и т. о. стенки ствола уплотняются до однородного состояния. С увеличением калибров и силы выстрела быстро уменьшается долговечность ствола, т. е. число выстрелов, к-рые м. б. сделаны до приведения ствола в негодное состояние. Полевые пушки выдерживали несколько тысяч выстрелов, а немецкую дальнобойную парижскую пушку пришлось рассверливать после нескольких выстрелов. Разгар ствола является главнейшею причиною его изнашивания; порох с большим содержанием нитроглицерина повидимому особенно способствует разгару. Хорошо сдерживающий газы ведущий поясок снаряда повышает продолжительность службы орудия (число выстрелов), уменьшая разгар. Для металла ствола орудия однородность и отсутствие пористости имеют такое же значение, как и химич. состав. Воздействия разного рода причин на долговечность ствола научно еще не выяснены и указываются лишь практически. Генстенберг.
О б р а б о т к а б о л в а н к и .
От верхней части слитков отрезаются в отброс прибыли: 1) от слитков, отлитых широким концом книзу, для сплошных поковок не менее 25 % от веса слитка; 2) от слитков, отлитых широким концом кверху, для сплошных поковок не менее 20% от веса слитка.От нижней части слитков отрезается в отброс не менее 2% от веса слитка. От болванки, подлежащей ковке на оправке, вес прибыли вместе с весом высверленного металла д. б. не менее 25% от веса всей болванки. Удаление верхней и нижней части слитка производится по усмотрению завода обрубкой в горячем состоянии или отрезкой в холодном. Достаточность отреза прибыли поверяется при удалении концов от заготовки после первых переходов механическ. обработки до сверления: на срезах заготовок не д. б. видимых следов усадочных раковин, осевой рыхлости, пузырей, трещин и плен. Если эти недостатки будут найдены на срезе, то отрезается еще один или несколько раз столько металла, чтобы не было заметно указанных выше недостатков. Следы усадочных раковин и рыхлости металла допускаются лишь в тех заготовках, в к-рых они могут быть удалены при высверливании центральной части. При изготовлении орудийных поковок отношение площади поперечного сечения литой болванки к откованной из нее поковки д. б. не менее 2,5 для труб и не менее 2 для цилиндров. При ковке на стержне толщина стенки болванки д. б. уменьшена вдвое. В случае осадки болванки площадь последней считается по наименьшему сечению, получившемуся при осадке болванки. Полуфабрикаты, откованные для изделий фигурного (не цилиндрического) наружного очертания, должны иметь наружную форму, исключающую (по возможности) перерез волокон стали.
V. Термическая обработка,
а) Все главные орудийные части д. б. подвергнуты термич. обработке в порядке, установленном технологич. процессом; отпуск д. б. при t не ниже 500 град.. Все отдельные мелкие части, входящие в состав стволов, д. б. употребляемы в дело в отожженном виде, если не подвергались закалке и отпуску, б) Термически необработанные полуфабрикаты после каждой правки (под прессом, молотом или другим способом) подвергаются повторной закалке с отпуском или одному отпуску с последующим производством механическ. испытаний. Если полуфабрикаты, подвергаемые правке, уже не имеют запаса по длине, необходимого для производства механич. испытаний, то правку их можно допустить в виде исключения, но при условии нагрева до t не выше 450 град. и при условии последующего испытания таковых по способу Бринеля, Роквелла или другим методом перед правкой и после правки. Эти пробы производятся по одной и той же производящей по всей длине изделия на определенных местах. Если заметных изменений механич. качеств металла от правки не произойдет, то изделие м. б. допущено для дальнейшей обработки, в) Исправления пороков металла или недостатков обработки заливкой, заваркой или зачеканкой ни в коем случае не допускаются.
М е х а н и ч е с к и е и с п ы т а н и я.
а)Все главные орудийные части подлежат испытанию механич. качеств. Как общее правило испытаниям подвергаются бруски, вырезанные из колец в тангенциальном направлении (поперечные); исключения допускаются для изделий с малой толщиной (например лейнеры для орудий малых калибров). В тех случаях, когда части орудий подвергаются механич. испытаниям только в определенном числе от партии или заготовки, предназначенной на несколько частей, каждая часть предварительно испытывается по способу Бринеля, Роквелла и др. для выбора наиболее сомнительной части; последняя и подвергается установленным механич. испытаниям, б) При производстве механич. испытаний на растяжение обязательному определению подлежат следующие величины, к-рые являются решающими для суждения о годности металла: предел упругости, сужение площади поперечного сечения, сопротивление удару надрезанного бруска (проба Шарпи). Кроме того записывается состояние наружной поверхности бруска после разрыва, а также замеченные литейные и другие пороки металла, в) Орудийная сталь в тангенциальных образцах должна показывать механич. свойства, приведенные в табл. 3.
М а р к и р о в к а . 1) В переходах производства ставятся клейма: а) на слитках: номер плавки и номер слитка по порядку разливки; б) на полуфабрикатах, законченных термо-механич. обработкой: порядковый номер изделия (по каждому виду изделий), номер плавки, номер слитка и номер части из слитка; нумерация ведется от нижней части слитка. 2) На полуфабрикатах, выдержавших контрольное испытание, ставятся соответствующие клейма: контрольного отдела з-да, представителя заказчика, если данный полуфабрикат был им проверен, марка стали.
Отбор проб: а) О т р е з к а к о л е ц и д и с к о в д л я п р о б н ы х б р у с к о в . Все полуфабрикаты должны иметь припуски на концах, достаточные для производства контрольных испытаний; форма и размеры поперечного сечения припусков д. б. как общее правило такие же, как и у соответствующих концов полуфабриката. Но когда концы полуфабриката имеют сложное очертание (не тела вращения), припуски для контрольных испытаний допускаются в виде кругового цилиндра, диаметр которого равен наименьшему поперечнику соответствующего цилиндрич. конца полуфабриката. Указанное относится как к полуфабрикатам, законченным термо-механич. обработкой (или литым), так и к прошедшим черновую механич. обработку под закалку. Для взятия пробных брусков от полуфабрикатов, имеющих форму полых цилиндров, отрезаются поперечные кольца; перед отрезкой такого кольца отбрасывается отрезок шириной (с прорезом) не менее половины толщины стенки полуфабриката. В толщину отрезаемой части входят все диски, отрезаемые для заводских испытаний. Если поковка имеет вид сплошного цилиндра,то от испытуемого конца этого цилиндра перед отрезкой диска отбрасывается отрезок по длине не менее 1/4 диаметра для орудий более 152-мм калибра и не менее 1/3 диаметра для орудия 152-мм калибра и ниже. При взятии брусков для повторного испытания следующее кольцо или диск отрезается рядом, если не было повторной термич. обработки изделий. Если же повторное испытание производится после промежуточной термич. обработки, то следует вновь отбросить концевой отрезок, как указано выше. Толщина отрезаемого для испытаний кольца или диска д. б. такова, чтобы из них могли выйти пробные бруски требуемых размеров.
б) В ы р е з а н и е б р у с к о в . Бруски для механич. испытаний вырезаются из колец в тангенциальном направлении так, чтобы крайняя обращенная к каналу сторона каждого бруска была направлена приблизительно по касательной к той окружности поперечного сечения, к-рая придется в окончательно отделанном изделии на поверхности его канала. Оси брусков, намеченных к вырезке из колец, должны составлять приблизительно или правильный тр-к, или квадрат, или мн-к. Нумерация вырезаемых брусков производится по порядку по часовой стрелке, если смотреть от казенной части к дульной. При всех повторных испытаниях одноименные бруски должны располагаться по одним и тем же производящим, для чего на наружной поверхности припусков полуфабрикатов д. б. обозначена глубокими кернами производящая, которая соответствует середине бруска. Для изделий с малой толщиной стенки (напр, лейнеры для орудий малых калибров), от к-рых невозможно получить тангенциальные бруски необходимой длины, для определения предела упругости допускается пользование продольными брусками, параллельными оси изделия. В таких случаях определение предела упругости производится на продольных брусках, а прочие характеристики механич. качеств определяются на тангенциальных брусках. Продольные бруски, являющиеся дополнительными, вырезают из следующего отрезаемого от полуфабриката кольца так, чтобы оси брусков лежали в середине стенки изделия. Число и расположение продольных брусков д. б. такие же, как и у соответствующих тангенциальных. Число и тип брусков от каждого испытуемого диска устанавливаются в зависимости от калибра орудия. Методы испытаний, а) Полуфабрикаты, предъявляемые к контрольным испытаниям, подвергаются поверке на ликвацию; анализ делается на углерод, фосфор и серу. Проба для анализа берется из кольца или диска, отрезанного от прибыльного конца полуфабриката. Число полуфабрикатов от каждой плавки, подвергаемых поверке на ликвацию (по Бауману или другим способом), при установившемся ходе производства не должно превышать 3 % от числа всех полуфабрикатов данной плавки, б) Механич. качества полуфабрикатов определяются испытанием пробных брусков, вырезанных из припусков. На соответствующих машинах и приборах производятся следующие испытания: 1) разрыв брусков нагрузкой, медленно возрастающей; 2) испытание надрезанных брусков ударом (проба Шарпи); 3) испытание брусков и полуфабрикатов на твердость по методу Бринеля, Роквелла и др. Допускаемая машинами и приборами ошибка не должна превышать 2%, в противном случае таковые подлежат исправлению, или же в показаниях машин ошибка их должна учитываться, в) Изделия, длина которых в чистом виде превышает 600 мм, подвергаются испытаниям с обоих концов; при меньшей длине-- с одного конца. Изделия короче 600 мм,изготовляемые по нескольку штук из одного и того же слитка, но подвергаемые тепловой обработке раздельно, испытываются каждое с одного конца. Если же изделия короче 600 мм подвергаются тепловой обработке в виде общей заготовки, то такая заготовка испытывается с двух концов, причем полученные результаты испытаний относятся ко всем изделиям, на к-рые эта заготовка будет разрезана, г) При испытании пробных брусков на удар определяется сопротивление удару (работа, затраченная на излом брусков в кгм), отнесенное к площади поперечного сечения бруска в месте надреза, выраженной в см2. Кроме того в журнале испытания отмечаются особенности, замеченные в изломе и на боковой поверхности бруска. При испытании бруски располагаются свободно на двух опорах; середина надреза должна приходиться против середины ножа. Расстояние между опорами должно равняться учетверенной стороне квадратного бруска, д) В случае сомнительных результатов механич. испытаний допускается повторить таковые не свыше двух раз. Результаты третьего испытания считаются окончательными. При производстве повторных испытаний руководствуются следующим: 1) если между двумя испытаниями производилась повторная термич. обработка изделия, то механич. испытания производятся полностью, как и при предъявлении в первый раз; 2) если промежуточной тепловой обработки не было, то повторные испытания производятся только от того конца изделия, который оказался сомнительным, причем при недостаточной величине предела упругости повторное его определение производится на всех брусках, подлежащих испытанию на растяжение. В случае неудовлетворительного исхода только ударной пробы, для повторного испытания вырезаются из кольца или диска только три бруска для испытания на удар. Если неудовлетворительные результаты испытаний сопровождаются еще и наличием на двух или более пробных брусках пороков металла (трещины, расслоения, плены, пузыри, песочины, флокены), то повторное испытание от соответствующего конца изделия д. б. сделано в удвоенном количестве, для чего от испытуемого конца изделия берутся два новых кольца или диска.
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_kanon_01/image002.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_kanon_01/image004.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_kanon_01/image006.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_kanon_01/image008.jpg)
![[]](/img/t/tonina_o_i/te_kanon_01/image010.jpg)