КАК „ЗАПЕРЕТЬ” ГАЗЫ В СТВОЛЕ

Мы уже знаем, что на открытом воздухе порох не взрывается, а сравнительно медленно горит. Для выстрела же нужен взрыв, так как необходимо, чтобы порох быстро превратился в газы.

Чтобы получить взрыв, нужно увеличить давление в пространстве, где находится порох. Для этого надо поместить порох в замкнутое пространство, чтобы газы, образующиеся при взрыве, не могли из него выйти. Тогда давление газов сразу же начнет повышаться. Большое давление необходимо для того, чтобы выбросить снаряд из ствола.

Таким замкнутым пространством является та часть ствола, в которую вкладывается пороховой заряд. Спереди эта часть ствола как бы закупоривается вложенным в ствол снарядом. Сзади, или, как говорят артиллеристы, с казенной части, ствол также должен быть прочно и плотно закрыт. Сравнительно недавно, около сотни лет назад, ствол орудия отливали с одним только отверстием — дульным; в казенной части ствол отверстия не имел, и «дно» канала ствола не позволяло пороховым газам уходить назад при выстреле. В казенной части делалось только небольшое, так называемое запальное отверстие, которое служило для зажигания заряда. Через это отверстие могло прорваться лишь незначительное количество газов.

Много времени приходилось затрачивать для заряжания такого орудия. Вложив в дуло заряд, досылали его в глубь ствола длинным шестом с особым наконечником, а после досылки заряда тем же шестом забивали пыж.

Затем вкладывали в дуло ядро и опять-таки шестом толкали его в глубь ствола, пока оно не доходило до пыжа (рис. 45).

Эти неудобства были еще терпимы в те времена, когда орудия делались гладкоствольными. Но от гладкоствольных орудий отказались уже около 100 лет тому назад и перешли к нарезным.

Основной недостаток гладкоствольных орудий заключался в незначительной их дальнобойности и малой меткости. Шаровидные снаряды — ядра, вкладываемые с дула, должны были свободно входить в ствол. При этом между снарядом и стенками канала ствола всегда имелся зазор — щель; в этот зазор при выстреле прорывались пороховые газы. Другой» недостаток заключался в том, что шаровидные снаряды быстро теряли скорость при полете в воздухе и дальность их полета была невелика. Поэтому, естественно, появилось стремление заменить круглое ядро продолговатым снарядом с заостренной головной частью.

Такие снаряды лучше продвигаются в воздухе, потеря скорости у них меньше.

Однако, если таким снарядом выстрелить из гладкостенного ствола, то снаряд не полетит головной частью вперед — он начнет кувыркаться в воздухе. А это сводит на нет почти все преимущества продолговатого снаряда.

Чтобы продолговатый снаряд летел в воздухе правильно, не кувыркаясь, нужно или снабдить его хвостовым оперением (как у мины) или заставить его быстро вращаться вокруг своей оси при полете.

Оперенные снаряды неприменимы в орудиях с большим давлением пороховых газов из-за неизбежного повреждения оперения при выстреле. Поэтому правильный полет продолговатых снарядов в большинстве орудий обеспечивается тем, что снаряду придается вращение еще во время его движения в стволе.

Для этого на внутренней поверхности ствола нарезают желобки (нарезы), идущие по винтовой линии, а на снаряде делают медный ведущий поясок, врезающийся при выстреле в нарезы. При движении в таком стволе снаряд будет вращаться вокруг своей оси.

В наше время только минометы имеют гладкие стволы, так как давление пороховых газов в них сравнительно невелико и стрельба из них ведется оперенными снарядами (минами); у всех прочих орудий стволы нарезные (рис. 46). Стволы нарезных орудий имеют сквозной канал, и заряжание их производят не с дула, а с казенной части.

Но отверстие со стороны казенной части необходимо открывать только при заряжании; при выстреле оно должно быть плотно закрыто.

Для этого служит затвор орудия. Если затвор орудия не будет прочно и плотно закрывать ствол, то между затвором и стволом образуются щели, через которые при выстреле могут прорваться пороховые газы. Но вместе с тем затвор должен легко и быстро открываться для заряжания. Как согласовать такие требования?

Добились этого не сразу: долго мешал низкий уровень техники обработки металлов. Мысль о необходимости заряжать орудия с казны и, следовательно, снабжать их затвором появилась еще в начале развития огнестрельного оружия. Заряжать орудие с дула было очень трудно, так как порох представлял собой густую массу, прилипавшую к стенкам ствола. Гораздо удобнее было вкладывать в орудие пороховой заряд с казенной части.

Первые затворы были очень несовершенны. Один из старинных затворов показан на рис. 47. Такой затвор запирал канал ствола довольно прочно. Но чтобы открыть такой затвор, нужно было много раз поворачивать его вокруг оси, так как для прочности соединения со стволом требовалось много витков винтовой нарезки. Открывать и закрывать такой затвор было неудобно, да и времени на это уходило много.

Пороховые газы при этом затворе прорывались наружу, в щели между витками нарезки, вследствие чего появлялся нагар, который еще больше затруднял открывание и закрывание затвора.

Современные орудия заряжаются с казенной части и имеют затворы, по идее очень похожие на своих «предков». Но они несравненно более совершенны и удобны.

В современных орудиях тоже применяют затвор в виде навинтованного поршня. Но нарезка на затворе и в затворном гнезде не сплошная: участки, имеющие нарезку, чередуются с гладкими. Как известно, впервые поршневой затвор с гладкими секторами был применен В. С. Барановским в его скорострельной пушке обр. 1872 года.

Закрыть такой затвор легко: нужно только поставить затвор так, чтобы нарезные участки пришлись против гладких участков в затворном гнезде, и вдвинуть его в гнездо затвора. После этого достаточно повернуть затвор, и нарезные его участки войдут в нарезные участки гнезда. Затвор прочно закроет ствол. Такие затворы называются поршневыми (рис. 48).

Держать вынутый затвор в руках тяжело и неудобно, да и поставить его правильно при закрывании трудно: малейший перекос — и затвор не войдет.

Поэтому поршневые затворы всегда укрепляют на «раме», которая шарнирно связана со стволом.

Затвор снабжен рукояткой. Ось рукоятки связывает затвор со стволом. Нажмем на ручку этой рукоятки и потянем ее назад — поршень повернется, и нарезные его участки встанут против гладких участков в гнезде. Ничто не мешает теперь поршню свободно выйти из гнезда ствола.

Ствол открыт. Можно заряжать орудие.

После заряжания опять беремся за рукоятку и поворачиваем раму к стволу. Поршень легко войдет в свое гнездо и повернется на четверть оборота (рис. 49). Затвор закрыт.

Не менее удобен клиновой затвор (рис. 50).

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 постоянна связан со стволом.

Для открывания и закрывания клинового затвора также имеется рукоятка. Если ее повернуть сначала назад, а затем вперед, то клнн опустится вниз в затворном гнезде и затвор откроется.

На рис. 50 показано, как под влиянием поворота рукоятки клин опускается.

Однако во время стрельбы пользуются рукояткой для открывания затвора лишь один раз — только для первого заряжания. Затвор так устроен, что при заряжании орудия он автоматически закрывается, а после выстрела так же автоматически открывается. Но об этом будет сказано дальше.

Поршневой и клиновой затворы получили широкое распространение как наиболее простые и удобные.

Теперь, когда мы ознакомились с тем, как устроены затворы современных орудий, посмотрим, как заряжается орудие.

Прежде всего нужно открыть затвор, а затем вложить снаряд и заряд в ствол. Для помещения заряда внутри ствола со стороны казенной части его имеется зарядная камора. Если орудие заряжается патроном,

в котором снаряд и заряд в гильзе соединены вместе еще до заряжания, камора называется патронником. Камора или патронник обычно не цилиндрические, а слегка конические. Диаметр каморы больше диаметра нарезной части и соединяется с ней коротким коническим скатом.

Вложим снаряд и заряд в камору (рис.51) и закроем затвор. Но один только затвор не предохраняет полностью от прорыва пороховых газов назад: очень трудно совершенно точно подогнать соприкасающиеся поверхности затвора и ствола. А если останется малейшая щелка, пороховые газы непременно устремятся в нее. Чтобы помешать этому, применяют специальные приспособления — обтюраторы. На рис. 52 показан один из таких обтюраторов.

Обтюраторами пользуются в том случае, когда в орудие помещают заряд пороха, находящийся в особом мешке — «картузе». Такое заряжание называется картузным. Картуз делается из нетлеющей ткани (например из шелковой). Тлеющие (после выстрела) остатки картуза могли бы преждевременно воспламенить очередной заряд.

В большинстве современных 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 стремящихся прорваться газое. Значит, сама гильза является очень простым и удобным обтюратором (рис. 53).

Помимо этого, гильза очень часто соединяет капсюль, заряд и снаряд в одном патроне, благодарящему упрощается заряжание орудия и повышается скорострельность.

Впервые патрон с металлической гильзой был применен в русской скорострельной пушке в 1872 году по предложению нашего соотечественника изобретателя В. С. Барановского (об этом уже было рассказано в главе первой). Металлические гильзы в артиллерии зарубежных стран появились на 25 лет позже.

Почему не применяют гильзу во всех орудиях?

Оказывается, в орудиях большого калибра с применением гильзы усложняется заряжание. Гильза получается громоздкой и тяжелой. Соединение заряда со снарядом становится невыгодным из-за больших размеров и большого веса патрона. Поэтому в некоторых орудиях применяют короткую гильзу, служащую только обтюратором. В орудиях же очень крупного калибра от такой гильзы приходится отказаться и заменить ее постоянным обтюратором (см. рис. 52).

Затвор закрыт, орудие заряжено, — можно стрелять. Нужно только зажечь заряд.

В орудиях с картузным заряжанием заряд воспламеняется при помощи вытяжной трубки (рис. 54) или электрозапала, вставляемых в запальный канал.

При гильзовом заряжании заряд обычно воспламеняют при помощи уже знакомого нам капсюля, который помещается в капсюльной втулке, ввинченной в дно гильзы. А механизм, разбивающий капсюль, помещается в затворе. Называется он ударным механизмом (рис. 55).

Главной частью этого механизма является ударник с надетыми на нем трубкой ударника, боевой пружиной и опорной втулкой. Ударник может двигаться в опорной втулке только вперед, назад же он двигается вместе с опорной втулкой.

Один конец пружины упирается в кольцевой уступ в трубке ударника, а другой конец нажимает на опорную втулку ударника и стремится продвинуть ее вместе с ударником вперед.

Если потянуть за курок, ударник пойдет назад, а трубка ударника — вперед; при этом боевая пружина сожмется. При сильном оттягивании курка боевой взвод ударника соскочит с зацепа курка, и сжатая боевая пружина пошлет ударник вперед.

Опорная втулка ударится в уступ затвора, а ударник по инерции продвинется вперед (напомним, что он может двигаться в опорной втулке вперед).

Боек ударника разобьет капсюль. Ударник, а затем и курок будут возвращены в исходное положение под действием той же боевой пружины. Механизм готов к очередному выстрелу.

Иногда для воспламенения заряда используют электричество и при гильзовом заряжании. В этом случае в гильзу ввинчивают специальную электрическую втулку (рис. 56).

При таком устройстве никакого ударного механизма не требуется. Достаточно пропустить электрический ток через электрозапал, который

представляет собой тонкую проволоку. Проволока накаляется и воспламеняет окружающий ее порох. Такой способ воспламенения очень удобен, когда поблизости от орудия имеется источник электрического тока, например в танковых и авиационных пушках. Там электричество необходимо для воспламенения бензиновой смеси в двигателе.

Кроме того, электрический способ воспламенения применяется в метательных установках реактивной артиллерии. В других орудиях использование электричества для воспламенения заряда менее удобно: нужна специальная электрическая машинка. Поэтому в них применяются обычно ударные механизмы и гильзы с капсюльной втулкой.

Произведем выстрел. Заряд воспламенится и при сгорании превратится в газы.

Затвор и гильза плотно запирают ствол. Прорыв пороховых газов назад невозможен. Но газы могут прорваться вперед, в зазоры между снарядом и стволом. При громадном давлении пороховых газов достаточно, как мы уже говорили, ничтожной щелки, чтобы газы прорвались сквозь нее.

В гладкоствольных орудиях так обычно и происходило: часть газов прорывалась вперед и обгоняла снаряд, растрачивая при этом часть своей энергии впустую (рис. 57).

Но в современных орудиях возможность такой утечки почти устранена. Медный поясок снаряда, ведущий его по нарезам, в самом начале движения снаряда плотно вжимается в нарезы ствола и не дает газам обогнать снаряд (рис.58).

Казалось бы, теперь вся энергия порохового заряда направлена на выталкивание снаряда. Казалось бы, нет больше потерь!

Однако это не так. Потери все же имеются, хотя их уже гораздо меньше, чем в прежних орудиях.