Артиллерия

Так выбрасываемые из дула газы используются для уменьшения энергии отката.

В некоторых современных орудиях энергия отката ствола используется для полезной работы: она производит открывание и закрывание затвора. Затвор после выстрела сам открывается и выбрасывает гильзу. А при заряжании – сам закрывается. При таком устройстве нужно только заряжать орудие и, когда затвор закроется, оттягивать курок.

Такие затворы называются полуавтоматическими. Принцип их действия показан на рисунке 44. Есть оружие, в котором и заряжание, и выстрел тоже производятся энергией отдачи. Это – автоматическое оружие. Полностью автоматичны все пулеметы и некоторые орудия небольшого калибра.

Так частично и энергию, отката можно, если подойти к ней умело, перевести из бесполезной и даже вредной для орудия работы в полезную.

Отчего «умирает» орудие?

Если отдача и сокращает жизнь орудия, то очень незначительно.

Отчего же орудие «заболевает» и «умирает»?

Мы не рассмотрели еще одного действия газов – давления на стенки ствола. Оно стремится разорвать ствол.

Вспомним, что давление газов очень велико; оно доходит до 4 000 килограммов на один квадратный сантиметр; очень велика и температура газов, достигающая иногда 3000 градусов. Мы уже знаем, что значат эти числа.

Чтобы ствол не разорвался, его делают из хорошей, крепкой стали. Стенки его должны быть значительной толщины.

Казалось бы, чем толще мы сделаем стенки, тем прочнее будет ствол. Ничего, как будто, сложного в изготовлении прочного ствола нет.

На самом деле это далеко не так. К сожалению, одним утолщением стенок ствола прочности не достигнуть.

Это очень легко понять, если представить себе на минуту, что ствол сделан не из металла, а из резины.

Где больше всего растянется резина при выстреле из такого ствола?

Это нетрудно проверить даже без выстрела. Вырежем резиновое кольцо и вдвинем в него конический брусок. Кольцо растянется.

Но как?

Больше всего растянется внутренний слой кольца. А наружные слои растянутся очень мало или вовсе не растянутся. Это показывает, что они или принимают очень малое участие в сопротивлении давлению изнутри, или вовсе не сопротивляются (рис. 45).

Рис. 45. Внутренние слои металла нескрепленного ствола работают больше, чем наружные

Так же точно обстоит дело и с металлом ствола.

Не весь металл ствола, сопротивляясь давлению, работает одинаково. Металл на внутренней поверхности ствола выносит на себе наибольшую тяжесть давления.

Чем дальше от канала к наружной поверхности,

тем меньше работа металла. Поэтому стенки стволов нет никакого смысла делать очень толстыми: дело не только в толщине. Дело в том, чтобы облегчить работу внутреннего слоя, перенести часть ее на внешние слои.

Каким же способом заставить наружные слои металла принять большее участие в общей работе сопротивления давлению?

Такой способ нашли и широко применяют в современной артиллерии: ствол орудия делают теперь не из одной, а из двух труб – одна в другой.

Вот как делают такой ствол. Наружную трубу берут с каналом, чуть более узким, чем внутренняя труба; обычным путем вставить внутреннюю трубу в наружную уже нельзя. Тогда наружную трубу нагревают. Она расширяется. Когда она достаточно расширится, надвигают ее на внутреннюю трубу. Получается ствол, состоящий из двух труб.

Затем стволу дают остынуть. Наружная труба, остывая, будет стремиться сжаться, вернуться к своему прежнему размеру; но сжатию ее мешает внутренняя труба. Наружной трубе не остается ничего другого, как только сжать внутреннюю трубу. Сама же она при этом останется несколько растянутой. Она будет все время напряжена и готова к сопротивлению.

Что же произойдет при выстреле?

При выстреле давление газов будет стараться раздуть сначала внутреннюю трубу. Но ведь она крепко сжата наружной трубой. Поэтому внутренняя труба не сопротивляется растяжению до тех пор, пока не будет растянута давлением до тех размеров, которые она имела перед сжатием наружной трубой. А наружная труба? Она уже и так растянута, а здесь ей еще приходится растягиваться. Ясно, что она сразу же начнет сопротивляться этому растяжению. И, как видим, раньше внутренней трубы. Так мы заставляем работать не только внутренние, но и наружные слои металла.

Ствол, сделанный таким способом из двух труб, сжимающих одна другую, оказывается гораздо прочнее простого, несоставного (нескрепленного) ствола той же толщины.

Стволы составляются не только из двух, но иногда из трех и даже четырех труб. Называют такие составные стволы скрепленными.

Скрепленный ствол хорошо сопротивляется разрыву и очень прочен. Но все же главную тяжесть работы несет на себе внутренний слой металла. Это он, несмотря на скрепление, подвергается наибольшему давлению и нагреву. Поэтому естественно, что именно здесь металл «устает» раньше, чем в других слоях: он начинает крошиться, делается хрупким.

Не нужно забывать, что внутри ствол имеет нарезы, желобки. Они отделены друг от друга узкими выступами металла – полями нарезов. Вот эти-то выступы и начинают разрушаться в первую очередь. Орудие «заболевает»; оно уже не может выполнять свою работу так хорошо, как прежде.

«Болезнь» орудия, подобно туберкулезу, имеет ряд стадий. Сначала выкрашивание незначительно и не препятствует стрельбе (рис. 46). Затем оно начинает отзываться на скорости снаряда, на меткости стрельбы. Ведь исчезновение нарезов увеличивает камору, изменяет плотность заряжания, а значит, и давление

Рис. 46. Постепенное разрушение (разгар) нарезов орудия в канале. Наконец, выкрашивание заходит так далеко, ствол оказывается настолько изъеденным внутри, что стрельбу вести уже нельзя. Это – последняя стадия. Орудие становится негодным.

Итак, «смерть» орудия наступает от «внутренней болезни» ствола. Приходит в негодность только тонкий слой металла на внутренней поверхности ствола. Весь остальной организм орудия обычно еще вполне здоров и мог бы работать дольше.

Отчего же выкрашивается металл?

Вызывается это несколькими причинами.

Горячие пороховые газы нагревают металл, затем следует охлаждение его. Это способствует увеличению его хрупкости. Хрупкость еще более увеличивается от химического действия газов.

К тому же часть раскаленных газов в начале движения снаряда все же проникает быстрыми– струйками между снарядом и стенками ствола: медный поясок снаряда в самый первый момент выстрела еще не успевает плотно прижаться к стенкам ствола. Струйки газа действуют на металл подобно тому, как действует сильная горячая струя воды на лед: они «размывают» металл. Поэтому-то разгар ствола и начинается всегда в самом начале нарезов, у каморы.

Затем – трение пояска о нарезы. Оно вначале очень велико. Ведь поясок должен врезаться в нарезы, принять новую форму.

Все это, вместе взятое, приводит к тому, что орудие «умирает», вернее – «умирает» его ствол.

Сколько же лет живет орудие?

Будем говорить о деятельной, рабочей жизни орудия.

Ведь когда мы определяем, как долго служила нам только что перегоревшая, электрическая лампочка, мы, понятно, берем то время, которое она действительно горела. Например, 5-6 часов в день. Это время помножаем на число дней всей «жизни» лампочки. А остальное время мы просто не принимаем во внимание.

Рис. 47. «Туалет» артиллерийского орудия: как и чем чистят и смазывают его

Орудие работает только во время выстрела.

Какова же общая продолжительность рабочей жизни орудия? Чтобы вычислять ее, нужно знать время, в которое протекает выстрел, и число выстрелов, которое способен вынести ствол до полного своего износа.

Время, в которое протекает выстрел, обычно измеряется сотыми и даже тысячными долями секунды. Будем его считать за 0,01 секунды для обычных орудий и за 0,05 секунды для орудий сверхдальнобойных.

Число выстрелов до полного износа зависит от могущества орудия.

Чем могущественнее орудие, тем меньше это число, так как тем большее давление пороховых газов необходимо при каждом выстреле. Для средних по могуществу орудий дивизионной артиллерии это число в среднем равно 10 000 выстрелов. Для очень могущественных орудий, а в особенности для орудий сверхдальнобойных, оно уменьшается до 1 000, до 100 и даже до 50 выстрелов.