книги / Основы устройства артиллерийского вооружения

4.6. Артиллерийские автоматы

Артиллерийские автоматы находят широкое применение в авиаци­ онной и зенитной артиллерии. Так как данный вид артиллерии пред­ назначен для уничтожения высокоскоростных целей, то эффективность поражения цели современным автоматическим оружием будет зависеть от темпа стрельбы, быстроты и точности наведения орудия, началь­ ной скорости снаряда. Конструктору при анализе и выборе этих ха­ рактеристик приходится искать их оптимальное сочетание. Наряду с уменьшением полетного времени снаряда, повышение скорострельности авиационных и зенитных пушек - это главный и реальный путь увели­ чения эффективности поражения цели. При создании скорострельных автоматических систем необходимо путем анализа выбираемых схем автоматики стремиться к обеспечению минимального времени ее цикла.

Цикл автоматики складывается из времени:

-срабатывания ударно-спускового механизма;

-горения капсюльного состава;

-форсирования;

-движения снаряда по каналу ствола;

-срабатывания механизма перезаряжания.

Идеальное минимально возможное время цикла автоматики будет при времени срабатывания механизма перезаряжания. равном нулю. В современных системах расчетная величина этого времени равна 0,003- 0,04 с, что соответствует идеальной скорострельности 15000-20000 выстрелов в минуту.

При анализе работы автоматики различных типов большую помощь оказывают циклограммы работы автоматики, показывающие последова­ тельность работы механизмов и деталей автоматики в зависимости от перемещения основного звена, в качестве которого может быть ис­ пользован ствол, затвор и другие элементы.

Подробно циклограммы работы автоматики и конструкции артилле­ рийских автоматов рассматриваются во 2-й главе, поэтому ограничим­ ся краткой классификацией артиллерийских автоматов.

Артиллерийские автоматы могут быть одноствольными и много­ ствольными. Одноствольный автомат имеет один ствол с патронником. Механизм перезаряжания в зависимости от конструкции можно разде­ лить на три типа: с продольно-скользящим затвором, с качающимся затвором, с поперечно-двигающимся затвором.

Большинство современных револьверных пушек работает на принципе использования энергии отдельных пороховых газов,

4.7. Артиллерийские орудия особых схем

Артиллерийские орудия постоянно совершенствуются. Требова­ ния к ним, их конструкции и боевым свойствам постоянно повышают­ ся и вытекают из характера современной войны. В качестве основ­ ных требований выдвигаются следующие:

-повышение дальности стрельбы;

-снижение веса орудий;

-автоматизация процессов перезаряжания.

Наиболее распространенным способом повышения дальности стрельбы артиллерийских орудий в последнее время является приме­ нение активно-реактивных снарядов.

Использование более мощных зарядов также позволяет увели­ чить дальность стрельбы, однако этот путь ведет к увеличению ве­ са системы.

Стремление к снижению веса артиллерийской системы привело к возникновению артиллерийских орудий особых схем. Так, перспек­ тивным направлением считалось создание орудий с выкатом ствола,

т.е. орудий с обратным циклом отката-наката. Откатным частям пе­ ред выстрелом сообщается энергия поступательного движения впе­ ред, на поглощение которой расходуется часть энергии отдачи, в результате чего уменьшается действие выстрела на лафет. Это поз­ воляет спроектировать артиллерийское орудие меньшего веса, но с теми же баллистическими свойствами или сохранить вес системы прежним, но увеличить вес боевого заряда.

Принцип действия орудия с выкатом ствола заключается в сле­ дующем. Перед выстрелом для первого заряжания ствол орудия отво­ дится назад по люльке, одновременно с этим происходит сжатие пружин или воздуха накатника. В отведенном положении ствол за­ держивается стопором, после заряжания и прицеливания производит­ ся спуск ствола со стопора. Ствол под действием накатника начи­ нает двигаться вперед и в определенный момент времени наката, когда достигнута расчетная скорость наката, автоматически про­ исходит выстрел. Вследствие силы давления пороховых газов на дно канала ствола движение ствола резко затормаживается, после

чего происходит откат ствола и сжатие пружин накатника. В заднем положении после остановки ствол задерживается тем же стопором и орудие готово к заряжанию для следующего выстрела.

Недостатками орудий с выкатом ствола являются довольно слож­ ная конструкция орудия (необходимо иметь механизм стопорения ствола в крайнем заднем положении, механизм автоматического про­ изводства выстрела по достижении стволом определенной скорости выката) и низкая надежность орудия в целом по сравнению с надеж­ ностью орудий классического типа. В качестве примера можно при­ вести американскую 105-миллиметровую гаубицу ХМ-204. По сравне­ нию с обычной гаубицей удалось снизить вес системы на 15 %. Дли­ тельность цикла откат-накат сокращена на 40-50 %. Уменьшение си­ лы отдачи позволило отказаться от заглубляемых сошников. Гаубица -ХМ-204 имеет опорную плиту и повернутые вперед станины с катками, обеспечивающими круговой обстрел. Электронный датчик обеспечива­ ет производство выстрела в точно установленный в соответствии с боевым зарядом момент наката ствола. Однако надежность работы гаубицы весьма сомнительна. Появление осечек или "затяжной выст­ рел" ведут к весьма неприятным для расчета последствиям. С целью снижения веса проектировались орудия с двойным откатом (рис.4.8).

Принцип работы орудия с двойным откатом заключается в следу­ ющем. При выстреле ствол 1 откатывается вдоль своей оси в люльке

2 , расположенной в верхнем станке, а верхний станок, в свою оче­ редь, откатывается по направляющим нижнего станка к . Связь ство­ ла с верхним станком и верхнего станка с нижним осуществляется по­

5. СТВОЛЫ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ ОРУДИЙ

5.1* Назначение стволов и предъявляемые к ним требования

Ствол является основной боевой частью артиллерийского орудия. Он предназначен:

-для направления полета снаряда;

-сообщения ему вращательного движения для устойчивости сна­

ряда в полете (В случае применения нарезного ствола); - придания снаряду определенной начальной скорости (в зависи­

мости от боевого заряда).

В казенной части ствола располагается камора с гильзой или картузом с боевым зарядом. Со стороны казенной части канал ствола закрывается затвором, размещаемым в казеннике. Казенник навинчи­ вается непосредОТвенно на ствол или соединяется с ним муфтой. На дульной части ствола может располагаться надульное устройство, а в средней - эжв!СЦИонное устройство. Канал ствола подразделяется

выстреле в канаДО ствола развивается давление пороховых газов до 5000-6000 кг/см^# Возникающие в стенке ствола напряжения не долж­

ОДНОСЛОЙНЫЙ СТВОЛ-МОНОБЛОК (рис,5.1) является наиболее рас­ пространенным типом ствола и представляет собой трубу с нарез­ ным или гладким каналом. В стенке ствола отсутствуют напряжения, созданные искусственно с целью повышения его прочности, кроме остаточных напряжений, возникающих при термообработке. Толщина стенок ствола-моноблока является переменной, уменьшающейся в сторону дульного среза в соответствии с развивающимся в стволе давлением пороховых газов.

Рис.5.1. Схема однослойного ствола-моноблока: / - казенник; 2 - затвор; 3 - муфта; // - ствол-моноблок

СКРЕПЛЕННЫМ называется такой ствол, в стенках которого еще до выстрела искусственно созданы напряжения, повышающие его общую прочность. Скрепленный ствол состоит из нескольких цилиндров (слоев), надетых друг на друга с определенным натягом. Схема со­ пряжений скрепляемых цилиндров для создания натяга между ними представлена на рис.5.2.

Рис.5.2. Схема сопряжений скрепля­ емых цилиндров: / - внутренний

слой; 2 - наружный слой

Скрепление стволов производится в горячем состоянии в специ­ альных печах. Диаметральная разность ^ = 2 гн - 2tgH называется

абсолютным натягом между слоями. На практике обычно пользуются

а

ше температуры отпуска стали после закалки во избежание образо­ вания структурных изменений металла. Обычно нагрев ведется до 400-450 °С. После остывания наружного слоя сопряжение слоев бу­ дет происходить по цилиндрическим поверхностям с общим радиу­ сом J) . Во внутреннем слое появятся тангенциальные напряжения сжатия, а в наружном - напряжения растяжения. Суммарные напряже­ ния при выстреле будут складываться (с учетом знака) из напряже­ ний скрепления и напряжений от выстрела.Скрепление приводит к снижению величин напряжений на внутренней поверхности канала ствола и, следовательно, к увеличению прочности ствола. Скрепле­ ние позволяет применять повышенные по сравнению со стволом-моно­ блоком давления в канале ствола. Идея скрепления стволов была выдвинута и разработана талантливым русским ученым-артиллеристом А.В.Гадолиным и впервые осуществлена в 60-х годах прошлого сто­ летия в России.

Скрепленный ствол может быть многослойным. В этом случае наружный цилиндр называют кожухом, внутренний - трубой, а сред­ нее - скрепляющими.

АВГОСКРЕПЛЕНИЕ, как и скрепление цилиндрами, заключается в создании в стенке однослойного ствола еще до выстрела больших предварительных напряжений. Принцип автоскрепления (автофретирования) основан на получении остаточных деформаций при определен­ ном перенапряжении металла (при нагружении металла выше предела пропорциональности, выдержке и снятии нагрузки). Подобное явле­ ние называется упрочнением, или наклепом. Автоскрепление может быть осуществлено различными способами:

-с помощью гидравлического давления;

-с помощью лорнирования - прогонки через канал ствола руансонов с диаметральными размерами, несколько большими, чем диа­ метр канала ствола;

- стрельбой с увеличенным давлением в канале ствола (стрель­ бой на увеличенном заряде).

Принципиальная схема установки для автоскрепления ствола с помощью гидравлического давления представлена на рис. 5.3.

Рис.5.3. Схема установки скрепления ствола: 1 - га уплотнение; 3 - ствол; J

жень

Ствол закрепляется в установке. В зазор между стволом и внутренним стержнем нагнетается жидкость до давления, превышаю­ щего предел упругого сопротивления металла ствола. После опре­ деленной выдержки жидкость стравливается. В некоторой зоне стен­ ки, прилегающей к поверхности канала ствола, создаются остаточ­ ные деформации. После снятия нагрузки труба поступает на стаби­ лизацию (термическая обработка с выдержкой при определенной тем­ пературе и последующим охлаждением). Таким образом труба-моно­ блок становится как бы скрепленной трубой.

Преимущества автоскрепленного ствола следующие:

1.Возможность применения металла с меныпим пределом упру­ гости для достижения большей прочности ствола при одинаковых раз­ мерах его, так как в результате автофретажа предел упругости металла увеличивается.

2.Меньший расход металла на изготовление автофретированного ствола, чем на изготовление ствола, скрепленного цилиндрами.

3.Меньший объем механической обработки.

Однако автоскреплеиные стволы, несмотря на указанные преиму­ щества, широкого распространения не получили. Успехи металлургии позволили получить стали с высокой категорией прочности, из кото­ рых изготовляются простые нескрепленные стволы. Кроме того, име­ ются данные о снижении живучести автофретированного ствола.

ЛЕЙНИРОВАННЫЕ СТВОЛЫ (рис.5.4) применяются в случае необхо­ димости смены ствола или внутренней трубы скрепленного ствола в связи с разгаром и износом канала ствола. Сущность лейнирования заключается в том, что внутренняя тонкостенная труба вставляется в оболочку с зазором и при потере ею баллистических свойств мо­ жет быть легко заменена.

Рис.5.4. Принципиальная схема лейнированного ствола: / - казенник; 2 - затвор; 3 - оболочка; 4 - лейнер

Между лейнерами и оболочкой имеется зазор е . Максимальная

легания лейнера к оболочке оба слоя работают совместно'. По окон­ чании стрельбы после охлаждения зазор восстанавливается. Для облегчения сборки и разборки ствола прилегающие поверхности мо­ гут изготавливаться с небольшой конусностью, а наружная поверх­ ность покрывается графитовой смазкой. Часть внутренней трубы, покрытая оболочкой 3 , носит название свободной трубы.

РАЗБОРНЫЕ СТВОЛЫ применяются для облегчения транспортировки. Они находят применение в орудиях горной артиллерии. Эти стволы состоят из небольших по размерам и по массе частей. Одним из ос­ новных требований при проектировании разборного ствола является требование конструктивного обеспечения легкости сборки и разбор­ ки и надежности соединения частей ствола.

СОСТАВНЫЕ ПО ДЛИНЕ СТВОЛЫ позволяют заменять участки трубы, подвергшиеся наибольшему разгару и износу. Эти участки могут из­ готавливаться из различных марок сталей.

5.3. Устройство зарядных камор

Конфигурация зарядной каморы определяется прежде всего спо- C Q QO M заряжания. Камора заряжания для унитарного патрона (рис.5.5