Артиллерийское орудие
Содержание
История развития
В древнем мире в военных целях использовались тяжёлые метательные машины, такие как катапульта, баллиста (греч. βαλλιστης — «бросать») и другие. В средние века появилась более мощная метательная машина требушет (фр. trébuchet — «рычажные весы с коромыслом»). Однако даже самые мощные механические машины не позволяли обеспечить дальность стрельбы более 150–200 м. Изобретение в Китае черного пороха позволило создать огнестрельное оружие. Первыми образцами такого оружия стали ракеты и «огневые копья», которые не имели стволов. Они имели ограниченную точность и дальность стрельбы, но после создания устройств, в которых метательный заряд располагался в полой бамбуковой или бронзовой трубке, эффективность такого оружия значительно выросла.
В Европе огнестрельное оружие появилось на рубеже XIII и XIV веков. Оно было заимствованно у арабов и состояло из толстостенного деревянного ствола кувшинообразной формы, который наполнялся порохом, а с открытого конца закрывался круглым камнем, такие орудия назывались рибальда. В донной части для поджога пороха предусматривалось специальное отверстие. Позднее стволы стали изготавливать из металла, а стрельбу стали вести камнями или стрелами с железным наконечником. С развитием металлургии и химии появилась возможность изготавливать стволы цилиндрической формы, что позволило использовать шарообразные металлические ядра. Это позволило увеличить точность и дальность стрельбы, а также наносимый урон.
Так как ядра могли изготавливаться полыми внутри, их стали начинять порохом, который поджигался специальным фитилём. Взрыв пороха наносил значительно больший урон, а использование стрельбы по навесной траектории позволило наносить урон противнику, защищённому укрытиями. Помимо создания мощных осадных орудий, в XV веке появились полевые орудия, которые устанавливались на колесные платформы и могли перемещаться с помощью конной тяги. Большое значение артиллерия приобрела на флоте, так как позволяла атаковать противника без сближения с ним. Большинство орудийных стволов изготавливалось из полос железа, меди, бронзы или латуни, которые скреплялись кольцами. Орудия, изготовленные методом литья бронзы или железа были сравнительно хрупкими, поэтому имели небольшой калибр. Дальнейшее развитие литые пушки получили только после изобретения способа сверловки ствола, но он применялся при изготовлении относительно небольших орудий. Подавляющее большинство пушек было дульнозарядными, так как примитивные замковые механизмы, позволявшие производить заряжание с казенной части, не позволяли создавать орудия большого калибра. Помимо одноствольных орудий, стали появляться многоствольные, в том числе для залповой стрельбы.
В XVI веке в производстве орудий стала применяться стандартизация калибров, позволившая использовать стандартные ядра сравнительно небольшой номенклатуры. Орудия обозначались в соответствии с весом ядер, выраженном в фунтах: 40-фунтовые, 32-фунтовые, 24-фунтовые и так далее. Такая классификация сохранялась достаточно долго, а на флоте долгое время использовалась наравне с калибрами, выраженными в единицах длины. Именно благодаря пересчету веса ядер в миллиметры или дюймы возник современный ряд калибров. Применение квадранта при расчетах угла вертикального наведения и винтового механизма подъёма ствола с прицельной шкалой позволило повысить точность и кучность стрельбы. Метательные заряды стали фасоваться в холщовых или бумажных картузах, что позволило увеличить скорострельность. Помимо простых ядер и бомб, появились картечные, зажигательные и осветительные снаряды, а на флоте - книпели и цепные ядра.
К середине XIX века развитие гладкоствольной артиллерии достигло своего предела. Дальнейшее повышение тактико-технических характеристик орудий было уже невозможно. Одной из наиболее важных проблем было повышение точности. Ядра при выстреле хаотически ударялись о стенки ствола, в результате чего их направление при вылете из ствола не совпадало с осью канала, а вращение было непредсказуемым. Для повышения кучности стали использовать балансировку ядер, перед выстрелом определяя их наиболее тяжелую сторону, а также использовать эксцентрические каморы и снаряды эллипсоидной формы. Кардинальные изменения произошли с изобретением нарезных стволов, на канале которых наносились винтообразные желобки. На снаряды перед выстрелом одевались пояски с цапфами, а при заряжании цапфы помещались в желобки ствола. Аналогичные нарезы использовались ещё в XV веке, но не получили распространения из-за сложности при производстве. Благодаря появлению нарезных стволов стало возможно увеличить практически все боевые характеристики орудий, кроме скорострельности. Дульнозарядные нарезные орудия имели меньшую скорострельность по сравнению с гладкоствольными, так как требовалось выполнение большего числа высокоточных операций. В 1846 году сардинский артиллерист Джованни Кавалли (итал. Giovanni Cavalli) разработал конструкцию клинового затвора, а позднее были разработаны различные конструкции поршневых и комбинаций клинового и поршневого. Наличие затворов значительно упростило процесс заряжания орудий с казённой части, а наличие обтюраторов[1] повысило их надёжность. Повысить скорострельность орудий сравнительно небольшого калибра удалось благодаря использованию унитарных выстрелов, у которых снаряд и пороховой заряд были конструктивно объединены. Таким образом, нарезные казнозарядные орудия практически вытеснили все остальные типы к началу Первой мировой войны.
Дальнейшее улучшение характеристик орудий было связано с применением более прочных материалов для изготовления стволов, новых взрывчатых веществ и разработкой различных видов снарядов. Немаловажную роль в занятии артиллерии доминирующего положения на поле боя сыграло развитие баллистики и прицельных приспособлений. В отдельный вид стали выделяться миномёты - гладкоствольные орудия с навесной траекторией полёта снаряда. Появились автоматические пушки, не требовавшие ручной перезарядки, которые нашли широкое распространение в качестве зенитных и авиационных. Орудия стали устанавливаться на танки и самоходные платформы, благодаря чему повысилась мобильность артиллерийских частей. Одновременно с развитием авиации стали утрачивать боевую ценность тяжёлые осадные орудия, которые остались только на крупных артиллерийских кораблях. После Второй мировой войны ствольная артиллерия получила серьёзного соперника в лице ракетного оружия, которое фактически положило конец развитию противотанковых орудий. Кроме того, появились безоткатные орудия, поступавшие на вооружение пехоты и упростившие решение задач по обеспечению артиллерийской поддержки.
В годы холодной войны были созданы орудия для стрельбы ядерными зарядами. Помимо традиционных огнестрельных орудий разрабатываются пушки, использующие иные принципы приданию снарядам высокой начальной скорости, в том числе электроразрядные орудия, рельсотроны и пушки Гаусса. Разработка новых принципов связано прежде всего с достижением предела тактико-технических характеристик орудий, использующих традиционную энергию расширяющихся пороховых газов. Тем не менее, в настоящее время продолжают реализовываться и традиционные проекты артиллерийских орудий, в том числе с применением реактивных, самонаводящихся и управляемых снарядов.
Общее устройство
В зависимости от назначения, области применения и места установки артиллерийские орудия могут иметь различную конструкцию, однако их основные составные части одинаковы. В общем случае орудие состоит из следующих частей:
- откатные части, которые при выстреле перемещаются относительно лафета:
- ствол — основной элемент орудия, служащий для преобразования потенциальной энергии сгорающих пороховых газов в кинетическую энергию снаряда. Ствол в свою очередь состоит из каморы, где размещается метательный заряд со снарядом или унитарный патрон, и ведущей части, которая служит для разгона снаряда до требуемой скорости;
- казённик — задняя часть ствола, в которой размещается затворный механизм и которая воспринимает обратное давление пороховых газов. При литье пушек на задней части ствола ставилось казённое клеймо, что стало причиной для названия данной части орудия;
- затвор — механизм, служащий для запирания и отпирания казённой части канала ствола;
- дульный тормоз — устройство, уменьшающее отдачу ствола при выстреле за счёт изменения направление и скорости движения пороховых газов у дульного среза;
- подвижные элементы противооткатных устройств — часть противооткатных устройств, связывающих ствол и лафет.
- качающиеся части:
- откатные части, которые перемещаются относительно лафета при выстреле. Включают в себя ствол и подвижные элементы противооткатных устройств;
- люлька — часть орудия, на которую опирается ствол и направляющая его при накате и откате;
- механизм заряжания, являющийся частью автомата заряжания, устанавливаемый на люльке и служащий для загрузки, разгрузки и заряжания боеприпасов, их досылки в ствол и удаления стреляных гильз;
- прицельные приспособления, служащие для установки прицельных углов и наведения орудия на цель.
- вращающаяся часть орудия:
- качающаяся часть, состоящая из частей орудия, поворачивающихся в вертикальной плоскости относительно цапф;
- уравновешивающий механизм, служащий для уравновешивания качающейся части орудия относительно цапф, облегчающий работу подъёмного механизма;
- верхний станок, являющийся частью лафета и служащий основанием качающейся части;
- подъёмный механизм, предназначенный для поворота ствола в вертикальной плоскости;
- поворотный механизм, предназначенный для поворота орудия в горизонтальной плоскости без перемещения лафета.
- нижний станок, который служит опорой вращающейся части орудий и с помощью опорных устройств или вертикального штыря верхнего станка сопрягается с верхним станком. У полевых орудий в состав нижнего станка входят раздвижные станины и лобовая коробка, у стационарных орудий нижний станок крепится к основанию, например к палубе корабля. Нижний станок включает:
- ходовую часть, служащую для передвижения орудия и включающая боевую ось, колеса и устройства подрессоривания;
- устройства выравнивания полевых орудий, которые служат для равномерного распределения нагрузки между опорами;
- устройства горизонтирования для придания оси цапф горизонтального положения;
- механизм стабилизации неподвижный орудий, применяемый у стационарных орудий и обеспечивающий функции устройств горизонтирования и выравнивания.
Составные части объединяются в лафет, который состоит из тормоза отката и накатника, люльки, верхнего станка с механизмами наведения, уравновешивающего механизма, нижнего станка или неподвижного основания и прицельных устройств.
Основные характеристики
Основные характеристики артиллерийских орудий подразделяются на баллистические, конструктивные, эксплуатационные и обобщенные. Характеристики определяют дальнобойность, точность, скорострельность, могущество снарядов, параметры маневренности, надежность и удобство обслуживания.
Баллистические характеристики являются определяющими для дальнобойности и возможности применения различных типов снарядов. К ним относятся:
- начальная скорость снаряда, которая определяется в момент вылета снаряда из ствола и прекращения действия на него пороховых газов. Является основной характеристикой орудия;
- масса снаряда определяет могущество применяемого боеприпаса. В зависимости от формы снаряда и его конструктивных особенностей напрямую влияет на поражающие характеристики снаряда и эффективность его действия;
- максимальная дальность стрельбы определяет дальнобойность орудия в горизонтальной плоскости и зависит от начальной скорости снаряда, его массы и характеристик, условий и траектории стрельбы;
- дальность прямого выстрела определяется как расстояние, на котором возможна стрельба по настильной траектории, высота которой не превышает высоту цели;
- масса порохового заряда напрямую влияет на начальную скорость снаряда и определяет дальностные характеристики стрельбы и бронебойность;
- максимальное давление пороховых газов в канале ствола зависит от массы порохового заряда, его эффективности и различных видов потерь, возникающих при выстреле.
К конструктивным характеристикам орудий относятся:
- калибр ствола — наиболее важная характеристика орудия, определяющая его могущество. Определяется как внутренний диаметр канала гладкоствольных орудий, либо как расстояние между противоположными полями или дном нарезов. У снарядов определяется их наибольшим диаметром;
- углы вертикального и горизонтального наведения характеризуют диапазоны перемещения ствола орудия в соответствующих плоскостях и определяют уровень огневой маневренности орудия;
- массогабаритные характеристики орудия определяют возможность и скорость перемещения орудия на марше и на поле боя, возможность его транспортировки. Различают массогабаритные характеристики в боевом и походном положениях.
Эксплуатационные характеристики определяются как совокупность показателей, определяющих эффективность использования орудия. К ним относятся:
- скорострельность орудия, которая характеризует способность произведения некоего количества выстрелов в единицу времени. Различают максимальную и прицельную скорострельность;
- время перевода из походного положения в боевое и обратно определяет временной интервал, затрачиваемый на подготовку орудия к стрельбе и транспортировку;
- максимальная скорость транспортирования используется для определения максимальной маршевой скорости.
К обобщенным характеристикам относятся относительные энергетические показатели орудий и включают в себя:
- дульную энергию, которая характеризует кинетическую энергию снаряда при достижении им начальной скорости;
- коэффициент могущества орудия, позволяющий сравнивать орудия разных калибров и который определяется отношением дульной энергии к калибру в 3 степени;
- коэффициент использования металла, определяющий конструктивное совершенство орудия;
- коэффициент учета длины отката уточняет коэффициент использования металла для длины отката орудия;
- коэффициент массы снаряда характеризует силу сопротивления воздуха при движении снаряда и определяется как отношение массы снаряда к калибру в 3 степени;
- относительную массу заряда — отношение массы метательного заряда к массе снаряда, используемое при баллистических расчётах;
- коэффициент использования заряда, определяющий эффективность заряда;
- коэффициент использования длины ствола позволяет оценить длину ствола в зависимости от дульной энергии.
Классификация
Классификация артиллерийских орудий отличается большим разнообразием за счёт значительного числа параметров и характеристик этого вида оружия. Наиболее общей классификацией является разделение орудий по конструктивным особенностям на пушки, гаубицы, пушки-гаубицы, гаубицы-пушки, минометы и безоткатные орудия. Пушки имеют настильную траекторию стрельбы и как правило отличаются высокой скорострельностью, большими начальными скоростями снарядов и малыми углами возвышения ствола. Гаубицы имеют навесную траекторию полета снарядов, что позволяет использовать их для стрельбы по укрытым за оборонительными сооружениями целям. Они отличаются более коротким стволом, имеют, как правило, увеличенный калибр и низкую начальную скорость снарядов. Стрельба из гаубиц ведется при больших углах возвышения ствола. Пушки-гаубицы и гаубицы-пушки занимают промежуточное положение между двумя первыми типами. Миномёты относятся к гладкоствольным орудиям с навесной траекторией стрельбы и малой начальной скоростью мины. В отличии от других типов орудий, отдача у миномётов воспринимается грунтом через опорную плиту. Безоткатные орудия имеют отвод пороховых газов назад через затвор, который компенсирует их отдачу. Отличаются малым весом и используются для поражения бронированных целей на малых расстояниях.
Кроме вышеприведённой классификации, артиллерийские орудия также подразделяются по следующим признакам:
- по калибру:
- малокалиберные или лёгкие орудия 20–75 мм (корабельная артиллерия малого калибра менее 100 мм);
- среднего калибра 76–155 мм (корабельная артиллерия 100–179 мм);
- крупного калибра 156–210 мм (корабельная артиллерия более 180 мм);
- особой мощности — более 210 мм.
- по каналу ствола:
- нарезное;
- гладкоствольное.
- по способу заряжания:
- с раздельным заряжанием;
- с унитарным выстрелом;
- картузные;
- дульнозарядные;
- казнозарядные.
- по боевому назначению:
- полевые;
- противотанковые;
- зенитные;
- крепостные;
- береговой обороны.
- по назначению и базовой боевой платформе:
- танковые;
- авиационные;
- железнодорожные;
- возимые;
- переносные;
- самодвижущиеся;
- самоходные;
- корабельные:
- главного калибра;
- противоминные (устаревшее);
- противокатерной обороны;
- универсальные;
- зенитные.
Помимо приведённых систем, используются классификация по принадлежности в видам и родам войск, армейским формированиям и иным признакам.
Калибры
До появления артиллерийской шкалы диаметр стволов орудий выбирался произвольно. Это вызывало значительные проблемы со снабжением армий, особенно после перехода на чугунные ядра. С появлением стандартизованных размеров ядер был сформирован ряд весовых калибров артиллерии. несмотря на существование стандарта и в связи с отсутствием единых мер в разных странах орудия изготавливались по национальным единицам измерений и отличались друг от друга.
| Артиллерийский вес ядра (фунты) |
Диаметр ядра (мм) |
Объём ядра (см3) |
Примерный калибр ствола (мм) |
Масса ядра (кг) |
|---|---|---|---|---|
| 2 | 60 | 115 | 66 | 0,9 |
| 3 | 69 | 172 | 76 | 1,4 |
| 4 | 76 | 230 | 84 | 1,8 |
| 6 | 87 | 345 | 96 | 2,7 |
| 9 | 100 | 518 | 110 | 4,1 |
| 12 | 109 | 691 | 121 | 5,4 |
| 18 | 126 | 1037 | 138 | 8,2 |
| 24 | 138 | 1383 | 152 | 10.9 |
| 32 | 152 | 1844 | 167 | 14,5 |
| 64 | 192 | 3687 | 211 | 29 |
С переходом на нарезные орудия и с появлением различных типов снарядов стали использовать калибры, выраженные в единицах длины, однако в некоторых странах весовые обозначения продолжают использоваться до сих пор, причём наряду с весом снарядов применяется и вес самих орудий. При этом основной ряд калибров был заимствован из размеров ядер и диаметров стволов гладкоствольной артиллерии, что вызвало появление в разных странах орудий, имеющих одинаковое обозначение калибра, но фактически отличающихся по диаметру снарядов и ствола. Помимо разнообразия в единицах веса, существует и различные системы измерения длины, которые при одинаковом названии имеют различное абсолютное значение в зависимости от страны происхождения. Заметная разница также возникает из-за отличий в методах измерения калибра нарезных орудий, так как используется измерение по полям и по нарезам.
Наиболее известные орудия и орудийные рекорды
Первое упоминание об огнестрельном оружии, бамбуковом «огненном копье», зафиксировано в китайских хрониках 1132 года.
Первое успешное разрушение крепостных стен с помощью артиллерии относится к 1374 году[3].
Изготовленная в 1382 году кованная бомбарда The Mad Mag (рус. «Безумная Грета») калибра 660 мм имела длину ствола около 5 м и вес около 16 тонн.
Московская бронзовая «Царь-пушка» имеет калибр 890 мм и была отлита в 1586 году. Фактически является бомбардой и предназначалась для стрельбы каменными ядрами. Чугунные декоративные ядра были отлиты в 1859 году.
Бомбарда «Базилика» калибром около 900 мм была отлита из бронзы за три месяца в середине XV века. 29 мая 1453 года выстрелом из «Базилики» туркам удалось пробить стену Константинополя. Дальность стрельбы этого орудия составляла 2 км, для ее перевозки требовалось 30 пар быков, а в расчёт входило около 700 человек, в том числе 50 плотников и 200 рабочих для постройки лафета.
Испанский парусный линейный корабль Nuestra Señora de la Santísima Trinidad (рус. Нуэстра Сеньора де ла Сантисима Тринидад, «Богоматерь Святой Троицы») нёс 140 орудий, что стало наибольшим числом в истории флота.
Немецкие линейные корабли типа Bayern несли 8 орудий 380-мм SK L/45 Max, имели массу более 267 т и могли вести стрельбу на дистанцию до 47 км снарядами весом 750 кг.
Калибр сверхтяжёлой немецкой гаубицы Gamma Mörser составлял 420 мм, стрельба из нее велась бетонобойными снарядами весом 1003 кг.
Самоходная мортира Karl калибра 600 мм, построенная в годы Первой мировой войны, могла развивать скорость 10 км/час.
В 1918 году немецкие войска обстреливали Париж из пушки Kolossal калибра 210 мм, имевшей прицельную дальность 120 км. Пушка сделала около 350 выстрелов и была уничтожена после начала французского наступления.
5 июня 1942 года года начался обстрел Севастополя из железнодорожной пушки Dora калибра 807 мм. Пушка имела длину ствола 32,5 м и обслуживалась экипажем из 250 человек. На подготовку позиции требовалось 54 часа и дополнительно 2 500 человек, скорострельность составляла 1 выстрел в 30–45 минут, но не более 14 выстрелов в сутки. Стрельба велась фугасными 4,8 тонными или и 7,1-тонными бетонобойными снарядами. Для перевозки орудия, экипажа, боеприпасов и вспомогательного оборудования требовалось 107 железнодорожных вагонов. Орудие сделало немногим более 50 выстрелов и было отправлено на ремонт, а позднее захвачено Красной армией.
460-мм японское орудие 460-мм/45 Type 94 — крупнейшее по калибру корабельное орудие Второй мировой войны. Устанавливалось на линкорах типа Yamato. Суммарный вес бортового залпа этих кораблей составлял 13 140 кг.
Многокаморная пушка Vergeltungswaffe 3 (рус. «Оружие возмездия 3»), также известное под названием V-3 (Фау-3) калибром 150 мм была построена в Германии в 1943 году. Длина ствола составляла 124 м, вес 76 тонн. Расчётная дальность стрельбы 140-кг стреловидным снарядом составляла 165 км. Орудие предназначалось для обстрела Лондона, для его размещения на французском побережье Ла-Манша были построенные специальные штольни, уничтоженные союзной авиацией.
Во время Висло-Одерской операции перед наступлением советских войск артподготовка велась из 37 000 артиллерийских орудий и миномётов.
В 1980-х годах в Ираке велось проектирование сверхпушки, которая могла вести огонь 600-кг снарядом на дальность до 1000 километров.
Использование в небоевых целях
Помимо военных, артиллерийские орудия используются и в мирных целях. По особо торжественным случаям и государственным праздникам производится праздничный салют в виде залпов из артиллерийских орудий. Во время государственного визита или рождения наследника престола производятся выстрелы из исторических орудий. Во многих городах в полдень производится выстрел полуденной пушки. В горной местности применяются противолавинные пушки, вызывающие искусственный и безопасный сход лавин. Значительное число орудий используется в качестве музейных экспонатов и памятников.
В финале увертюры «1812 год» П.И. Чайковского используются выстрелы пушек.
Первое орудие, способное запускать искусственный спутник Земли, было создано по проекту High Altitude Research Project (HARP) рус. Проект высотных исследований в США. Оно имело калибр 406 мм и ствол длиной 40 м. 180-килограммовые снаряды этого орудия при начальной скорости 3600 м/с достигали высоты 180 километров.
См. также
- Артиллерия
- Бог войны на море: артиллерия
- Корабельная артиллерия
- Корабельная артиллерия XIX века Великобритании
Примечания
- ↑ Деталь, предотвращающая прорыв пороховых газов через зазор между снарядом и каналом ствола.
- ↑ Параметры орудий разных стран отличались друг от друга из за отличий в применяемых единицах измерений.
- ↑ По другим сведениям — к 1377 году.
Литература и источники информации
Печатные издания
- Козловский Д. Е. История материальной части артиллерии. — Москва: 1946. — 323 с.
- Чистяком М.Н. Артиллерия. — Москва: 2-я типография МО, 1953. — 478 с.
- Оливер Хогг История артиллерии. — Москва: Центрполиграф, 2014. — 420 с. — 2 000 экз. — ISBN 978-5-9524-5142-1
Ссылки
- Википедия
- Популярная механика
- Military Factory(англ.)
- Naval Weapons(англ.)
