Владимир Внуков - Артиллерия
Что это такое?
Это – нагретые до очень высокой температуры пороховые газы. Они еще не успели остыть и потерять свою упругость. Давлением этих газов выброшен снаряд. Теперь они сами покидают ствол. Соединяясь с кислородом воздуха, они воспламеняются и мгновенно сгорают ярким белым пламенем. Хотя пороховые газы некоторое время после вылета из дула и толкают снаряд, но действие их незначительно. С ними выбрасывается неиспользованной часть энергии порохового заряда.
Можно ли как-нибудь обратить, хотя бы частично, энергию этих газов на нужную, полезную работу?
Мы узнаем скоро, что это сделать можно.
Растрата энергии происходит, однако, не только после вылета снаряда. Она происходит и тогда, когда снаряд еще движется в стволе. Пока снаряд не вылетел из ствола газы находятся в закрытом со всех сторон пространстве. При этом они будут действовать на разные тела: на снаряд и на орудие. И притом в противоположных направлениях: на снаряд – вперед, а на орудие, через затвор – назад.
Газы стремятся вырвать затвор из его гнезда в стволе. Но затвор и ствол соединены прочно. Затвор, когда он закрыт, как бы слит со стволом. Газы давят на затвор: этим самым они давят и на ствол.
Рис. 41. Представьте себе вместо пружины упругие пороховые газы, и вы поймете, почему при выстреле происходит отдача
Поэтому, когда снаряд под давлением газов начинает двигаться вперед, ствол стремится двигаться назад. Это – отдача. Когда начинает двигаться снаряд, ствол не может не двигаться. Чтобы понять это, возьмите два шарика: один большой и один маленький (рис. 41). Положите их на стол. Поместите между ними пружину и шариками сожмите ее. Теперь сразу отпустите оба шарика. Они под действием пружины разлетятся в разные стороны. Маленький шарик откатится значительно дальше большого. Так вот, маленький шарик – это снаряд, большой – это ствол, а пружина – давление пороховых газов. Толчок, который получает большой шарик, – отдача. Ствол не может не двигаться, если в нем двигается снаряд, так как и на ствол, и на снаряд действует одновременно одна и та же сила – давление пороховых газов.
Отдача при выстреле неизбежна. Мы ее испытываем при стрельбе из огнестрельного оружия – из револьвера или из ружья. Она неизбежна и в орудии, но тут она во много раз сильнее.
Причиняет ли отдача неприятности? Несомненно. Если ствол закреплен на лафете, отдача резко толкает орудие, что способствует расстройству всех его механизмов. Орудие откатывается назад, а иногда и подпрыгивает. Из-за отдачи орудие нельзя делать слишком легким: оно будет тогда менее устойчиво, будет сильнее подпрыгивать.
После отката орудие приходится накатывать, – это отнимает время, уменьшает скорострельность.
Рис. 42. Так приходилось работать артиллеристам при обороне Севастополя в 1855—1856 годах
Какие затруднения причинял откат всего орудия, показано на рисунке 42. Перед нами одна из батарей, принимавших участие в героической обороне Севастополя в 1855—1356 годах. Перед выстрелом артиллеристам приходилось отбегать от орудия в стороны. После отката орудия – снова подбегать к нему и, зарядив его, с трудом накатывать на прежнее место. Между выстрелами проходило не менее одной-двух минут.
Совсем избавиться от отдачи мы никак не можем. Откат же всего орудия можно устранить. Достаточно для этого сделать прочный лафет и закрепить его так, чтобы он не двигался.
Так и делали в некоторых небольших орудиях старых систем. Но в современных мощных орудиях отдача получается такой сильной, что ее результат – откат – так просто не уничтожишь.
Однако бороться с неудобствами, причиняемыми откатом, все же нужно и можно. Для этого современные орудия устроены так, что при выстреле откатывается не все орудие, а только его ствол. Лафет же закрепляется и при выстреле почти неподвижен.
Откат ствола тормозится, а после отката ствол возвращается в первоначальное положение.
Все это выполняется с помощью противооткатных приспособлений. Как они устроены, мы узнаем несколько позже.
В самых последних образцах современных орудий, помимо противооткатных приспособлений, уменьшают скорость отката еще другим способом: напору газов, давящих на затвор назад, противопоставляют силу, которая толкает ствол вперед.
Рис. 43. Дульный тормоз заставляет вылетающие при выстреле пороховые газы тормозить откат ствола
Где найти эту силу?
Оказывается, к борьбе с откатом можно привлечь те самые газы, которые вылетают при выстреле из дула ствола вслед за снарядом (рис. 43).
Рис. 44. Полуавтоматический затвор (упрощенная схема). Сверху вниз: затвор закрыт; начало открывания затвора: затвор открыт, пружина взведена и готова закрыть затвор, как только кончится заряжание
На дульную часть навинчивают трубу с прорезями или щелями. Она свободно пропускает снаряд. Вырывающиеся же за снарядом и расширяющиеся сразу по выходе из дула газы ударяют по пути в стенки щелей трубы. Они дают трубе, а вместе с ним и стволу толчок вперед. Это и уменьшает энергию отката.
Такую трубу называют дульным тормозом.
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.
