Бог войны на море: артиллерия
Содержание
Устройство орудия и его составных частей
Орудием называется откатывающаяся часть артиллерийской установки – ствол с казёнником, затвором и их деталями. При стрельбе ствол испытывает большое напряжение от действия пороховых газов. При сгорании пороха в канале создаётся давление до 3500 кг на квадратный сантиметр. Температура газов достигает 3000 градусов Цельсия. Ствол наиболее современных корабельных орудий нарезной и выглядит как показано на рисунке.
Большое давление и высокая температура, трение ведущего пояска о нарезы приводят к постепенному износу орудия. Для производства выстрела необходимо воспламенение пороха в замкнутом пространстве канала ствола. Со стороны выхода канала ствола герметичность обеспечивается самим снарядом, а в задней части должно располагаться устройство, позволяющее быстро заряжать орудие с казённой части и обеспечивать герметичность при выстреле. Таким устройством является затвор орудия. Если затвор орудия не будет плотно закрывать ствол, то между затвором и стволом образуются щели, через которые при выстреле могут прорываться пороховые газы. Но вместе с тем он должен быстро открываться для заряжания. Первые затворы были похожи на винтовую пробку. Такой затвор запирал канал прочно, но открывать его было сложно и долго. Кроме того, пороховые газы прорывались между витками нарезки, появлялся нагар, который ещё больше усложнял открывание и закрывание. Одна из конструкций современного затвора напоминает вышеупомянутую, но отличается тем, что нарезка на затворе и в затворном гнезде не сплошная, она перемежается с гладкими участками. Чтобы закрыть такой затвор, надо поставить нарезные участки затвора против гладких участков в затворном гнезде, ввести его в гнездо затвора и повернуть не четверть оборота. При этом нарезные его участки войдут в нарезные участки гнезда и затвор надёжно закроет ствол. Такие затворы называют поршневыми.
Поршневые затворы укрепляют на раме, которая шарнирно связана со стволом. Открывается и закрывается затвор посредством рукоятки. Ось рукоятки связывает затвор со стволом. Большое распространение получили и клиновые затворы.
Клин помещается в затворном гнезде ствола и, в отличие от поршня, не нуждается в специальной раме. При открывании затвора клин не полностью выходит из затворного гнезда, таким образом, он постоянно связан со стволом. Для открывания клинового затвора также имеется рукоятка. Во время стрельбы рукояткой пользуются для открывания затвора лишь один раз – для первого заряжания. Затвор устроен так, что при заряжании орудия он автоматически закрывается, а после выстрела также автоматически открывается. Когда клин опустится вниз, он удерживается в этом положении выступами механизма, выбрасывающего гильзу, – экстрактора, в то же время при опускании клина затвора произойдёт сжатие закрывающей пружины, которая будет иметь возможность разжаться, закроет затвор. Клиновые орудия, как правило, полуавтоматические. При выстреле в результате отдачи ствол быстро отходит назад, а затем плавно двигается вперёд, приводит в действие механизм, который опускает клин вниз. Опускаясь вниз, клин ударяет по нижним выступам экстрактора, в результате чего лапки экстрактора поворачиваются и выбрасывают стрелянную гильзу из ствола. Клин остаётся в нижнем положении – орудие готово к заряжанию. Как видно, при таком устройстве затвора нужно только заряжать орудие, а когда затвор закроется, оттягивать спусковую пружину для производства выстрела. Всё остальное делается автоматически без участия человека. Заряжание орудий с клиновым затвором проиллюстрировано на рисунках ниже.
При зарядке нужно открыть затвор, затем вложить снаряд и заряд в ствол. Для помещения заряда внутри ствола со стороны казённой части его находится зарядная камора. Если орудие заряжается унитарным патроном, в котором снаряд и заряд в гильзе соединены вместе до заряжания (совокупность заряда в гильзе и снаряда называется выстрел), камора называется патронником. Камора, или патронник, обычно делается слегка конической формы. Диаметр каморы больше диаметра нарезной части и соединяется с ней коротким коническим скатом. Затвор не даёт пороховым газам прорываться назад из орудия, но точно подогнать соприкасающиеся поверхности затвора и ствола невозможно. Чтобы помешать этому, применяют специальные приспособления – обтюраторы. Обтюраторами пользуются в том случае, если в орудие помещают заряд пороха, находящийся в картузе. Картуз изготавливается из нетлеющей шёлковой ткани, так как тлеющие остатки картуза после выстрела могли бы преждевременно воспламенить очередной заряд.
В большинстве современных скорострельных орудий заряд помещают в латунную гильзу. При гильзовом заряжании орудие не нуждается в специальных обтюраторах. При выстреле дно и стенки гильзы под давлением пороховых газов очень плотно прижимаются к затвору и стенкам каморы и не пропускают газы наружу. В этом случае сама гильза является обтюратором.
Помимо этого, гильза очень часто соединяет капсюль, заряд и снаряд в одном патроне, благодаря чему упрощается заряжание орудия и повышается скорострельность. Патрон с металлической гильзой был применен в русской скорострельной пушке в 1872 г. по предложению нашего соотечественника изобретателя В.С. Барановского. При выстреле, пока снаряд не вылетел из ствола, газы находятся в закрытом со всех сторон пространстве. Они давят во все стороны с одинаковым давлением по закону Паскаля, то есть на снаряд, затвор и стенки ствола. Давление, действующее на внутреннюю поверхность ствола орудия компенсируется благодаря его симметричности и перемещения орудия в вертикальной и горизонтальной плоскости практически не происходит. Так как затвор прочно соединён со стволом, то, когда снаряд под давлением газов двигается вперёд, ствол и другие части, соединённые с ним, откатываются назад, происходит так называемый откат орудия. Но скорость отката значительно меньше скорости движения снаряда вперёд, так как ствол и другие откатывающиеся части значительно тяжелее снаряда. На кораблях парусного флота устанавливались орудия, у которых ствол жёстко крепится к станку. После каждого выстрела орудие вместе со станком откатывалось назад и, чтобы произвести следующий выстрел, приходилось вручную накатывать его. У современных орудий основания жёстко закреплены на корабле и при выстреле откатывается не всё орудие, а только ствол. Откат ствола тормозится, а после отката ствол возвращается в первоначальное положение. Торможение и накат выполняются противооткатными устройствами. Торможение ствола при откате производится гидравлическим тормозом откатных частей, а накат его, то есть возвращение на место, – гидропневматическим накатником (бывают также чисто пневматические и пружинные накатники). Устройство тормоза откатных частей и накатника изображено на рисунке.
Цилиндр тормоза откатных частей заполнен жидкостью, внутри него помещён шток с поршнем и веретено. В качестве жидкости применяется веретённое масло. Во избежание коррозии полированных поверхностей цилиндра, штока и веретена масло не должно содержать воду. Для перепускания жидкости в поршне штока имеются узкие отверстия. Веретено тормоза имеет лекальную поверхность и жёстко прикреплено к переднему дну цилиндра. Когда ствол вместе со штоком и поршнем откатывается назад, веретено с цилиндром остаются на месте. В тот момент, когда происходит откат ствола, поршень, двигаясь назад, через свои узкие отверстия и кольцевые отверстия, образованные переменным сечением веретена, перепускают жидкость из задней полости цилиндра в переднюю. Плавность отката достигается тем, что площадь кольцевого сечения между веретеном и регулирующим кольцом поршня на всём пути отката непрерывно меняется. Вначале этого зазора нет, затем он постепенно увеличивается. На некотором пути отката зазор удерживается постоянный и самый большой. В конце отката зазор начинает уменьшаться и, когда он совсем исчезнет, ствол перестает откатываться. Обычно у орудия два накатника. В каждом накатнике имеется шток с поршнем. Штоки с поршнем, так же как и шток поршня тормоза откатных частей, своими задними концами закреплены в проушинах казённика ствола. Каждый накатник состоит из двух цилиндров. Один цилиндр заполнен сжатым воздухом, другой – жидкостью. Оба цилиндра сообщаются через отверстия. В цилиндре с жидкостью помещён шток с поршнем. В момент отката штоки с поршнем накатников вместе со стволом двигаются назад, заставляя жидкость перетекать из рабочего цилиндра накатника в воздушный резервуар (цилиндр, заполненный воздухом). Жидкость, поступившая из рабочего цилиндра накатника в воздушный резервуар, повышает в нём давление воздуха в два раза. В момент, когда под действием тормоза откатных частей сила отдачи выстрела будет поглощена и ствол перестанет откатываться, вступает в действие накатник. Сжатый воздух, стремясь разжаться, давит на жидкость и начинает через перепускное отверстие вытеснять её обратно в рабочий цилиндр накатника. Жидкость под действием сжатого воздуха давит на заднюю площадь поршня, и поршень начинает двигаться вперёд. Двигаясь вперёд, шток поршня тянет за собой казённик ствола, и ствол накатывается, занимая при этом исходное положение. В момент наката шток с поршнем тормоза откатных частей также идёт вперёд. При этом жидкость из передней полости цилиндра через поршневые отверстия пробрызгивается в заднюю полость. Переменная площадь кольцевого сечения между веретеном и поршнем при накате выполняет роль регулятора плавного наката. В конце наката зазор между поршнем и веретеном постепенно исчезает, этим достигается плавность и мягкое окончание наката, без толчков. Следует отметить важное отличие корабельной артиллерии от сухопутной в плане применения дульного тормоза. Дульный тормоз ставится на орудия для уменьшения отдачи, а, соответственно и облегчения лафета и устройств торможения ствола при выстреле. Однако дульный тормоз приводит к выбрасыванию пороховых газов в направлениях, перпендикулярных стволу орудия, то есть не позволяет, например, на танках с подобными системами возить десант на броне. На корабле вес лафета не ограничен, а без того мощное звуко-ударное воздействие волны пороховых газов, вылетающих из ствола при применении дульного тормоза было бы усилено, перенаправлено частично вдоль палубы и приводило бы к повреждению всего, что находится на палубе и возможной гибели личного состава. Кроме того, применения орудия без дульного тормоза имеет больше энергия вылета, лучше кучность боя, меньше разогрев ствола, меньше коптится палуба и все вокруг орудия.
Артиллерия как вид вооружения, преимущества и недостатки
До появления ракетного вооружения, боевое применение военных судов было сопряжено с применением четырёх основных средств поражения противника: артиллерия, торпеды, мины, авиация. К преимуществам артиллерии относятся: 1. Универсальность – способность действовать против любого противника, находящегося на воде, на небольшой глубине под водой, на берегу, в воздухе. 2. Дальнобойность – дальность огня морских орудий крупного калибра (406 мм) превосходит дальность видимого горизонта в море, достигая 220-250 кабельтовых, т. е. 40-46 км (торпеда же для сравнения – в среднем около 55 кабельтовых, т. е. 10 км). При стрельбе из орудий крупного калибра снарядами меньшего калибра (экстрадальняя стрельба с поддонами) дальность действия орудий ещё более возрастает. 3. Высокая скорость полёта поражающего элемента (снаряда) – время полёта снаряда на предельных дальностях составляет не более 2 – 2.5 минут, а в большинстве случаев в боевой обстановке составляет 30-40 секунд. Благодаря этому артиллерийская стрельба допускает приближенные решения. 4. Высокая кучность боя – способность попадать снарядами близко один от другого. 5. Высокая скорострельность – может достигать для орудий крупного калибра (203-406 мм) значений 3 выстрела в течение 2-х минут, орудия средних калибров (102-127 мм) позволяют делать 10-15 выстрелов в минуту. Это свойство артиллерии (малые промежутки между залпами) сильно затрудняет для противника возможность уклонения от накрытий залпами. 6. Продолжительное воздействие на противника – возможность наносить противнику удары непрерывно в течение значительного времени, примерно от получаса–часа и более. 7. На основе двух предыдущих образуется новое свойство артиллерии, которое можно назвать быстрота и продолжительная повторность ударов. Это свойство отличает артиллерию от всех других видов вооружения и является ценным по двум причинам: во-первых быстро следующие один за другим залпы дают возможность видеть ошибку стрельбы и её исправить (корректировать стрельбу), и во-вторых часто и быстро наносимые удары или не дают возможности, или затрудняют противнику борьбу с последствиями полученных ударов – тушение пожаров, борьбу с поступающей в корабль водой, исправление повреждений механизмов и пр. 8. Сильные разрушения – одни её снаряды разрываются тотчас при ударе, разрушают силой взрыва всё находящееся вблизи и поражают незащищённые бронёй, и различными укрытиями вооружение, механизмы и личный состав; другие снаряды пробивают толстую броню и бетонную защиту, раскрываясь за ней и поражая осколками всё, что расположено внутри. К недостаткам артиллерии можно отнести: 1. Плохая маскировка – пламя, дым и звук выстрела не позволяют артиллерии действовать невидимо. 2. Орудия и боеприпасы имеют большие веса, которые увеличиваются с увеличением калибра орудия, что ограничивает число пушек, которые могут быть поставлены на корабль. 3. Малая живучесть – пушки быстро изнашиваются.
Этот недостаток частично устраним: ствол пушки устроен так, что внутреннюю его часть – нарезную трубу (лейнер) – можно быстро вынимать даже в корабельной обстановке.
Поэтому внутренняя нарезная труба, изношенная большим количеством выстрелов, может быть быстро заменена новой. Лейнерование орудий калибра 203 мм (8 дюймов) в корабельных условиях занимает до 2-х часов. Замена лейнеров у 152 мм (6 дюймов) – 102 мм (4 дюйма) орудий производится в течение 10-15 минут. Овладение лейнерованием значительно увеличило срок службы пушки, но всё же замена лейнеров может производиться ограниченное число раз и имеет свои трудности, особенно в корабельной обстановке. В качестве альтернативы для продления срока службы орудия пользуются и другим подходом. При выстреле не вся толщина стенки ствола испытывает одинаковое напряжение. Наибольшее напряжение испытывает внутренний слой. Следовательно, если заставить работать все слои ствола, то толщину его стенок можно значительно уменьшить. Для этого берутся две трубы, внутренний диаметр внешней трубы таков, что обычным путём вставить внутреннюю трубу в наружную невозможно. Наружную трубу равномерно нагревают до определённой температуры и в горячем состоянии надевают на внутреннюю. Когда изготовленный таким образом ствол остынет, внутренняя труба будет сильно сжата наружной, а наружная останется несколько растянутой. При выстреле внешний слой также будет сопротивляться растяжению, то есть работать. Стволы могут изготавливаться не только из двух слоёв: кожуха и лейнера, но и из 3-х и 4-х слоёв. Такие стволы ещё более долговечны, но дороги и сложны в изготовлении. В таблице приведены оценочные значения количества выстрелов орудий различных калибров до потери их боеспособности.
4. Стрельба по подводным целям малоэффективна.
Тактические особенности применения артиллерии
Сравнивая характеристики различных видов вооружения, можно сделать некоторые выводы об эффективности их применения в той или иной боевой ситуации, а также о возможности их совместного применения. Торпеда, имея большое время хода до цели (около 6 минут), требует весьма большой точности стрельбы и значительно уступает артиллерии по меткости, но может быть выпущена без звука и пламени выстрела (сжатым воздухом) и в то же время обладает большим разрушающим действием, как и мина. Благодаря этим свойствам, мина и торпеда в некоторых условиях могут быть использованы значительно продуктивнее артиллерии. Поэтому в зависимости от обстановки артиллерия может служить или главным оружием удара, или оружием, обеспечивающим удар, наносимый торпедами, авиабомбами и минами. В некоторых же случаях угроза атаки торпедным залпом может повлиять на выбор противником дистанции боя и курсового угла и тем самым способствовать использованию артиллерии. Также и минное заграждение, замедляя движение противника и лишая его свободы маневрирования, может помочь нанести артиллерийский удар. Таким образом, наибольшая сила артиллерии и её универсальность наилучшим образом используются во взаимодействии с остальными боевыми средствами. При этом отличительным свойством этого вида вооружения является возможность его самостоятельного применения без обеспечения другими боевыми средствами, тогда как торпеда почти всегда, за исключением использования с подводных лодок, нуждается в обеспечении со стороны артиллерии, а мины, оставленные без артиллерийского прикрытия, представляют опасность только до их обнаружения, так как иначе легко обезвреживаются тралением.
Классификация артиллерии
Деление по калибру: 1. Крупный калибр – от 254 мм (10 дюймов) и выше. Пушки этих калибров предназначаются главным образом для действия по линейным кораблям, линейным крейсерам, броненосцам береговой обороны, мониторам и сильно защищённым береговым батареям. 2. Средний калибр – от 100 мм (3.9 дюйма) до 254 мм. Пушки этих калибров предназначаются для действия главным образом по крейсерам и канонёрским лодкам, мало защищённым или вовсе незащищённым береговым целям, незащищённым бронёй кораблям и миноносцам. 3. Малый калибр – от 47 мм (1.6 дюйма) до 100 мм. Сюда же следует отнести и автоматические пушки калибров от 37 до 40 мм. Пушки этих калибров предназначаются для действия по торпедным катерам и воздушному противнику; с этой целью возможно использование и других более крупных калибров в зависимости от обстановки во время боя. Деление по назначению: Главная артиллерия служит для выполнения кораблём его основного назначения. Так, на крупных кораблях, главная артиллерия предназначена для ведения боя с такими же крупными кораблями и вообще, главными силами противника. Вспомогательная артиллерия служит для выполнения второстепенных задач, например для обороны корабля от атак торпедных сил (противоминная артиллерия) и воздушных сил (зенитная артиллерия). Зенитная артиллерия выделяется в особую часть и в свою очередь делится на артиллерию дальнего боя (от 76 до 127 мм) и ближнего боя – автоматические орудия и пулемёты. Пулемёты на кораблях предназначаются для действия по воздушным целям, по торпедным катерам и для своза в десант. Зенитные пулемёты относятся к артиллерии ближнего боя и предназначаются для борьбы со штурмовой авиацией противника, которая производит налёт перед атакой тяжёлых бомбардировщиков и торпедоносцев и поддерживает их в течение всей атаки. Так как корабли различных классов имеют различное назначение, от которого зависят их тактико-технические элементы, в том числе и вооружение, то главная и вспомогательная артиллерия на них устанавливаются различных калибров. Ниже приведены таблицы с комбинацией параметров орудий различных калибров разных стран:
Предпосылки, определяющие форм-фактор артиллерийского вооружения на корабле
Артиллерия на боевых кораблях размещается в артиллерийских установках. Тем самым обеспечивается наибольшая универсальность и эффективность её применения. Артиллерийские установки на корабле делятся на башенные и палубные, на предназначенные для стрельбы по морским (наземным) и по воздушным целям. С целью наиболее эффективного применения орудий, к артустановкам предъявляются следующие тактико-технические требования: 1. Установки должны обеспечивать точность вертикального и горизонтального наведения. Существует несколько систем наведения орудий: a. ручная наводка непосредственно прицелами (прямая визуальная наводка) – обеспечивает наибольшую точность наведения порядка 20-40 угловых секунд; b. прямая визуальная наводка прицелами пушек посредством электромоторов или гидравлических приспособлений – обеспечивает точность до 1-2 угловых минут; c. центральная визуальная наводка – когда все орудия наводятся из поста центральной наводки, достигаемая точность составляет порядка 3-3.5 угловых секунд, или одно деление по артиллерийской шкале тысячных (1/1000). Несмотря на то, что последний вид наводки наименее точен, всё же он является основным, так как при его применении нет необходимости указывать цель каждой пушке в отдельности. 2. Наводка должна быть быстрой и плавной – это требуется для достижения точного наведения пушек и обеспечения возможности удерживать прицельную марку на цели. Скорость наводки должна быть такой, чтобы можно было, во-первых, наводя орудие, всегда догнать прицельной маркой цель. Это требование легко выполняется в береговых установках, которые неподвижны и не качаются, но сравнительно трудно достигается на установках корабельных, вследствие того, что корабль имеет ход, рыскает на курсе и подвержен качке. При стрельбе на качке, скорости наводок как вертикальной, так и горизонтальной, равно как и плавности этих наводок, должны быть таковы, чтобы имелась возможность парализовать влияние качки, путём удержания требуемого положения оси орудия в пространстве или параллельно такому направлению. Очевидно, что для достижения этого, скорость и плавность наводки должны отвечать условиям качки стреляющего корабля и зависеть от периода и амплитуды последней. Для парализования влияния качки необходимо, чтобы положение оси пушки в пространстве удерживалось за всё время запаздывания выстрела (от 0.34 до 0.7 сек). Требования к скорости наводки составляют от 3-х градусов в секунду и более для установок, предназначенных для стрельбы по морским и наземным целям, и до 12 градусов в секунду для установок, предназначенных для стрельбы по воздушным целям. Плавное наведение легко достигается при ручной наводке, но ручная наводка не может быть применена, если требуется большая скорость наводки, особенно при большом весе установки, когда ручная наводка дала бы чересчур малую её скорость. 3. Артустановка должна иметь наименьший возможный вес. 4. Артустановка должна обеспечивать наибольшую скорострельность. 5. Орудия должны иметь возможно большие углы возвышения и снижения и углы обстрела, чтобы их можно было использовать сразу с появлением противника по возможно большему числу направлений. Удовлетворение этого требования влечёт за собой увеличение размеров башни по высоте и, следовательно, её утяжеление; кроме того, это в некоторых случаях может вызвать и потерю в скорострельности. Величины наибольших углов возвышения у орудий определяются необходимостью получить требуемую дальность стрельбы и желанием использовать их для стрельбы по воздушным целям. Пределы для максимальных углов возвышения орудий, технически осуществимые в башенных установках, не должны превосходить 45 градусов. Для башенных установок, орудия которых не предназначены действовать по таким целям, как торпедные катера, углы снижения должны быть таких величин, чтобы была обеспечена возможность стрельбы на качке и при наибольшем, могущем быть, крене корабля. Что же касается орудий, которые должны стрелять по торпедным катерам и вообще целям, могущим очень близко подойти к стреляющему кораблю, то установка таковых в башнях вообще маловероятна. В башенных установках легко достигаются углы обстрела до 350 градусов. Затруднения в получении больших углов обстрелов могут встретиться у башенных установок противоминных и противосамолётных орудий при расположении этих башен по бортам. 6. Возможность осуществления залпа из всех орудий, входящих в одну установку, без понижения скорострельности каждого орудия. 7. Расчёт орудия, вся установка и её механизмы должны иметь возможно лучшую защиту. 8. Невидимость выстрела для неприятеля. Это требование может быть осуществлено лишь применением беспламенных порохов, а потому должно быть отнесено непосредственно к орудиям. 9. Возможность вести стрельбу при любой погоде выражается, главным образом, в обеспечении возможности стрельбы при морозе, и при этом наиболее опасной является возможность образования льда в канале орудия от брызг. Башенные установки позволяют производить отопление их внутри, что предохраняет от отпотевания стоящих внутри приборов. Что же касается образования льда в канале, то борьба с этим явлением не зависит от типа установки. В целях согревания канала орудия перед началом стрельбы можно производить выстрел прогревательным зарядом (с пыжем) или же, за неимением таковых, зарядом дымного пороха. СТАТЬЯ БУДЕТ ДОПОЛНЕНА
