2.3 Будова ствола і елементів його конструкції

В основному артилерійський ствол складається з таких основ­них частин: труби; казенника; з'єднуючих деталей; надульних при-

1 - дульне гальмо; 4,2 - з'єднуючі деталі (задня і передня обійми); 3 - труба; 5 - казенник; 6 -муфта; 7 - крива зміни тиску порохових газів в каналі ствола. Рисунок 2.9 Схема загальної будови ствола

Труба - це основна частина ствола, яка виконує головне його призначення. її передня частина називається дульною частиною ство­ла, а задня - казенною частиною.

За виглядом зовнішньої поверхні, трубу поділяють на конічну і циліндричну ділянки.

Циліндрична ділянка труби сприймає найбільший тиск порохо­

строїв.вих газів під час пострілу, а, отже, стінки її виготовляють більш товс­тими, ніж стінки конічної ділянки. Перехід від циліндричної до коніч­ної виконують плавним для того, щоб виключити можливість концен­трації напружень в місцях різких переходів під час пострілу.

Тиск порохових газів зменшується по довжині ствола в напрям­ку дульного зрізу (див. Графік рис.2.10.) і, саме цьому, товщина стінок конічної ділянки поступово зменшується. Але для забезпечення необ­хідної жорсткості товщина стінок ствола біля дульного зрізу повинна бути не менше 0,1 клб. На дульний зріз труби наносять взаємоперпен-дикулярні риски для закріплення перехрестя з ниток під час

Внутрішня порожнина труби називається каналом ствола і по­діляється на каморну і напрямну частини, які обмежуються казенним і дульним зрізами і з'єднуються між собою з'єднувальним конусом.

Патрон з металевою гільзою вперше в світі був розроблений ви­нахідником В.С.Барановським для гармати у 1872 році. Металеві гіль­зи в артилерії іноземних країн з'явилися на 25 років пізніше.

Каморна частина каналу ствола - це частина каналу ствола, яка обмежується казенним зрізом і початком напрямної частини. У каморі розміщується бойовий заряд і запаскова частина снаряда.

Будова і тип камори залежить від способу заряджання гармати. Основними способами заряджання є: унітарний; роздільно-гільзовий; картузний.

Заряджання гармати - здійснення подачі, досилання арт. пострілу й запирання каналу ствола гармати.

Під артилерійським пострілом, як сукупність елементів необ­хідних для виконання пострілу в загальному вигляді у артилерії ро­зуміють сукупність снаряду та бойового заряду, який складається із гільзи або картуза, порохового заряду та капсульної втулки.

Перезарядження гармати - виконання операцій по витягу стріляної гільзи або арт. пострілу, що відказали до заряджання гармати для здійснення чергового постріл.

Унітарне заряджання - заряджання гармати при подачі й досиланні унітарного пострілу.

Роздільно-гільзове заряджання - заряджання А.Г. при подачі і досиланні роздільно снаряду і метального заряду, розміщеного в гільзі.

Картузне заряджання - заряджання гармати при подачі і досиланні роздільно снаряду і метального заряду, розміщеного вкартузах.

 

а — постріл патронного заряджання; б — постріл роздільно-гільзового заряджання; в — постріл роздільно-картузного заряджання; Рисунок а: 1 —підривник, 2 - додатковий детонатор, 3 - гільза с бойовим зарядом; 4 -снаряд; 5 - розривний заряд, 6 - фіксуючий устрій, 7 - гильза, 8 - пороховий заряд, 9 - засіб запалювання заряду( капсульна втулка). Рисунок б: 1 - бойовий заряд, 2 - снаряд.

Рисунок в: 2 - снаряд, 3 - бойовий заряд у картузі, 4- капсульна втулка. Рисунок 2.10 Типи артилерійських пострілів

Для пострілу унітарного заряджання камора має форму, що відповідає формі гільзи, і складається, як правило, із:

1. основного й перехідного конусів,

2. циліндричної частини

3. сполучного конуса.

Конічна форма камори необхідна для полегшення заряджання гармати й викидання гільзи.

Основні частини камори:

1- основний конус, в якому розміщується основний конус гільзи;

2- перехідний   конус,   який   з'єднує   основний   конус з циліндричною частиною камори;

3- циліндрична частина під дульце гільзи;

4- з'єднувальний    конус    (конус    врізання),    який з'єднує циліндричну частину з нарізною частиною каналу.

Основний конус призначений для полегшення заряджання і екс­тракції стріляної гільзи. Його конусність дорівнює 1/60... 1/120.

]      2 3 4

1 - основний конус; 2 - перехідний конус; З - циліндрична частина;

 

4 - перехідний конус. Рисунок 2.11 Схема камори під унітарний патрон

При меншій конусності збільшується довжина каморної частини каналу ствола і в результаті збільшується і загальна довжина ствола. Більша конусність зменшує довжину ствола, але приводить до необ­хідності потовщення стінок казенної частини каналу ствола та викли­кає надмірне навантаження на затвор.

Перехідний конус має конусність 1/10... 1/20. Його найбільша величина визначається технологічними можливостями холодного про­тягування гільзи під час її виготовлення, а також величиною прийня-

Циліндрична частина камори призначена для розміщення дуль-ця гільзи і виготовляється довше гільзи настільки, щоб між початком нарізів і переднім зрізом дульця вміщувалися ведучі паски снаряда.

З'єднувальний конус (конусність 1/10... 1/20). Збільшення кону-сності може призвести до погіршення умов заряджання і врізання сна­ряда в нарізи. Зменшення конусності затруднює фіксацію снаряда під час досилання і створює постійний вільний об'єм камори, що викликає погіршення купності стрільби.    1 2

1 - основний конус; 2 - з'єднувальний конус. Рисунок 2.12 Схема камори під роздільно-гільзове заряджання

Основний конус призначений для розміщення гільзи із зарядом. Для того, щоб гільза упиралася фланцем в казенний зріз труби, її дов­жина повинна бути менше основного конуса.

того уширення камори.

З'єднувальний конус з'єднує каморну і напрямну частини каналу ствола і служить для заклинення ведучого паска в нарізи при заря­джанні і полегшення його врізання в нарізи під час пострілу. У з'єдну­вальному конусі розміщується запаскова частина снаряда.

12 3 4

 

1 - обтюраторний конус; 2- циліндрична частина; З - перехідний конус; 4 - з'єднувальний конус. Рисунок 2.13 Схема камори під картузне (безгільзове заряджання)

Обтюраторний конус призначений для підтиснення до нього об­тюратора затвора.

Циліндрична частина призначена для розміщення в ній картуз­ного бойового заряду.

Перехідний конус призначений для полегшення заряджання га­рмати, що досягається виключенням можливості утикання снаряда.

З'єднувальний конус має аналогічне призначення.

Об'єм камори дорівнює:

Ик = И0 + ИГ + Исн

де И - об'єм камори, який розрахований балістичним розрахун­ком величини заряду;

Шг -об'єм матеріалу гільзи або картузного бойового заряду; -об'єм запаскової частини снаряда. ИИг  = (0,03-0,05); Исн = 0,562

Незалежно від типу камор до них ставляться такі вимоги:

1. Камора повинна бути співосною з каналом ствола, щоб при унітарному заряджанні виключити перекіс снаряда в гільзі або навіть розпатронування. Неспівосність камори також приводить до нерівномірного початку нарізів. У цьому випадку нарізи можуть бути не перекриті ведучим паском снаряда, що призведе до проривання га­зів по дну нарізів і передчасного зносу каналу ствола.

2. Камора повинна бути круглою у кожному перетині без оброб­ки на переходах з одного кінця на другий. Чистота обробки повинна бути не менше 6І, що потрібно для надійного викидання гільзи. Отже, камора в процесі експлуатації повинна бути чистою.

3. Перехідні конуси повинні мати раціональну конусність, щоб н були утикання снаряду під час досилання. Крім того, велика конус-ність знижує живучість ствола.

Напрямна частина каналу ствола - це частина каналу ствола, яка обмежена каморною частиною і дульним зрізом і призначена для спрямування польоту снаряда і надання йому визначеної початкової швидкості поступального і обертального руху в залежності від бойо­вого заряду.

За конструкцією напрямної частини стволи поділяються на нарі­зні і гладкі.

Напрямна частина нарізного ствола - це циліндричний канал, поверхня якого складається із нарізів і полів з гранями. Нарізи каналу ствола служать для надання обертального руху з метою його стабілі­зації у польоті.

Ідея нарізних артилерійських гармат вперше в світі була реалі­зована у середині XVII століття. Як доказ цього факту в Петербурзь­кому артилерійському історичному музеї зберігається залізна нарізна пищаль. Теоретичні основи будови нарізів у зброї розроблені профе­сором Петербурзької академії наук Лейтманом у 1728-1729 роках. Ва­жливу роль у подальших розробках відіграли вчені артилеристи І.В.Маєвський, А.В.Гадолін, Д.К.Чернов, Н.А.Забудський та інші.

Наріз - це гвинтовий паз поверхні напрямної частини каналу ствола.

Гвинтовий виступ поверхні напрямної частини каналу ствола між двома сусідніми нарізами називається полем.

Номінальний діаметр по полям каналу ствола називається калі­бром каналу ствола — &

Грані нарізу - це стінки нарізу, які складаються із:

- бойової грані - це бокова поверхня нарізу, яка призначена для надання снаряду обертального руху і на яку тисне ведучий пасок снаряду;

- холостої грані — це бокова поверхня нарізу, яка протилежна бойовій грані.

Дно нарізу - це ділянка поверхні нарізу між бойовою і холостою гранями.

Крім того, нарізи характеризуються геометричними параметра­ми : глибиною, шириною, кутом нахилу нарізу.

Глибина нарізу к. - це відстань від поля до дна нарізу у радіаль­ному напрямку.

Ширина нарізу внр - це відстань між гранями, які обмежують один наріз у площині перетину, перпендикулярній осі каналу ствола.

Ширина поля в - це відстань між сусідніми гранями нарізів у площині перетину, перпендикулярній каналу ствола.

Кут нахилу нарізу а - це кут між дотичною до нарізу і твірною до напрямної частини каналу ствола.

 

Рисунок 2.14 Схема полів і нарізів на внутрішній поверхні каналу ствола Число нарізів п визначається за такою формулою:

п =( 3-4) а;

для гаубиць п = 3 а, для гармат п=4 а, (а вимірюється в см).

Виходячи із технологічних міркувань, обчислене число нарізів округляють до найближчого числа, яке кратне 4.

Глибину нарізів практично вибирають в залежності від Уо в та­ких межах:

к = (0,01...0,04):

для гармат з

Уо < 800м/с к = (0,01.. .0,015) а

Уо > 800м/с к = (0,015...0,04) а

При к = 0,01а - нарізи називають нормальними;

к = 0,015 а - поглибленими;

к = (0,02...0,04) а - глибокими.

Ширина нарізів внр і ширина поля в визначається за умов забезпечення рівномірності виступів ведучого паска снаряда і полів каналу ствола, а також за умови живучості ведучих елементів. внр і в теж практично залежать від Уо .

Так, при Уо < 1000м/с

внр/в = (1,5...1,7) ;

Уо >1000м/с внр/в = (1,1...1,4).

Але в усіх випадках для виконання умов міцності виступів ведучого паска снаряду необхідно, щоб:

внр+в = 10...15мм і внр > в, а в>1,5к і в з 3мм.

Між числом нарізів, калібром ствола,шириною нарізу і шири­ною поля існує така залежність:

пй

п =

впр + в

Під час вибору елементів профілю і числа нарізів необхідно за­безпечити легке врізання, що вимагає малого числа нарізів і невеликої глибини, а з іншого боку, забезпечити надійне просування снаряда по каналу ствола, що вимагає більшого числа і більшої глибини нарізів.

Отже, параметри нарізу залежать від потужності гармати (поча­ткової швидкості У0 снаряда), матеріалу і форми ведучого паска.

Збільшення глибини нарізів підвищує живучість ствола, але ви­кликає зменшення початкової швидкості.

Для зменшення прориву порохових газів іноді нарізи виготов­ляють так, що вони зменшуються по ширині і глибині по мірі просу­вання в напрямку дульного нарізу. Такі нарізи називаються нарізами з підвищеним форсуванням.

Купність стрільби залежить від кутової швидкості обертання снаряда, яка визначається крутизною нарізів (кутом нахилу а) в дуль­ній частині і швидкістю руху снаряда в стволі.

Крутизною нарізів називається величина кута нахилу а нарізу до осі каналу ствола, яка виміряється в градусах або радіанах.

Нарізи бувають постійної і прогресивної крутизни. Нарізи по­стійної крутизни мають постійний кут нахилу по всій довжині ствола. Нарізи прогресивної крутизни мають кут нахилу, який посту­пово збільшується в напрямку дульного зрізу. Використовуються інарізи змішаної (змінної") крутизни, які мають ділянки постійної і прогресивної крутизни.

Якщо за довжиною ствол короткий (менше 25<<і), а снаряду необхідно надати високу кутову швидкість (велике число обертів), т використовується прогресивна нарізка, бо інакше важко забезпечити міцність ведучого паска. Постійна нарізка використовується в довгих стволах.

Саме цьому, як правило, стволи гаубиць калібром до 152-мм мають нарізи прогресивної крутизни, а стволи гармат і гаубиць каліб­ру 152-мм і більше - нарізи постійної крутизни.

Використання нарізів прогресивної крутизни має такі переваги:

1. Зменшується сила нормального тиску на бойову грань на ЗО...40% і одночасно зміщується місце її прикладення відносно Ртах, що підвищує живучість і міцність ствола.

2. Поліпшуються умови врізання ведучого паска в нарізи і тим самим досягається відсутність зривів ведучих пасків.

Але в технологічному відношенні прогресивна нарізка значно складніша. У всіх вітчизняних гарматах нарізка виконується правою або по ходу годинникової стрілки (зліва вверх направо).

Напрямна частина каналу гладкого ствола — це гладкий цилін­дричний канал рівного діаметра. Гладкі стволи призначені для стріль­би снарядами, стабілізація яких у польоті здійснюється аеродинаміч­ним способом (спеціальними пристроями снаряда). Такі снаряди не вимагають надання їм обертального руху з великою кутовою швидкіс­тю. Гладкі стволи набагато легше виготовити, вони більш економічні у виробництві і не мають втрат початкової швидкості на надання обе­ртального руху снарядам. Але такі стволи не забезпечують високої купності стрільби без передбачення спеціальних заходів у конструкції снарядів. Гладкі стволи використовуються в протитанкових, танкових і мінометних комплексах.

Казенник - це частина артилерійського ствола, яка має затворне гніздо під клин або поршень затвора. Клин (поршень) замикають ка­нал ствола під час пострілу. В казеннику розміщуються і закріпляють­ся всі механізми затвора і автоматики. Казенник забезпечує з'єднання ствола з ПВП, необхідну масу відкатних частин і положення центра мас підйомної частини гармати, чим полегшується їх врівноваження відносно осі цапф.

Корпус казенника має складну конфігурацію з великою кількістзаглиблень, гнізд і отворів для розміщення і кріплення механізмів затвора.

З'єднання казенника з трубою або кожухом ствола здійснюється, як правило, за допомогою муфти з різьбою або безпосереднім нагвин­чуванням казенника на них. Правильне положення казенника на трубі або кожусі ствола фіксується шпонкою, яка розміщується між казен­ником і трубою або кожухом вздовж осі каналу ствола.

Надульні пристрої - це, як правило, газодинамічні пристрої, розташовані на дульній частині ствола і забезпечують гальмування відкатних частин під час відкату (дульне гальмо) і продування каналу ствола після пострілу (пристрій продування). Крім того, надульні при­строї в автоматичних гарматах забезпечують посилення відкату (під­силювач віддачі), приведення до дії автоматики з газовими приводами гармат (надульник), а, також для гасіння полум'я. В зразках артилерії, що розглядаються, використовуються дульні гальма і пристрої для продування стволів.

Дульне гальмо — це масивна сталева труба, яка нагвинчується на дульну частину ствола і має осьовий отвір для виходу снаряда і бокові отвори для виходу порохових газів. У деяких гармат дульне гальмо утворюється стінками труби ствола з боковими отворами.

Пристрій для продування ствола - це ресивер, який закріплений на дульній частині ствола і з'єднується з каналом ствола клапанами і сопловими отворами. Кріплення ресивера на стволі забезпечується різьбовим з'єднанням або безпосереднім нагвинчуванням на трубу.

Принцип дії надульних пристроїв побудований на використанні енергії порохових газів у процесі їх руху по каналу ствола і витіканню з нього з великою швидкістю.

З'єднувальні деталі ствола призначені для складання його еле­ментів в одне ціле і для з'єднання ствола з люлькою, а в деяких зраз­ках і з ПВП.

До з'єднувальних деталей належать :

- муфти і різьбові гайки для з'єднання труби з казенником,

- ресивера або дульного гальма з трубою і т.д.;

- захвати або обойми рухомого ствола для    з'єднання з

- полозками люльки, а іноді і з ПВП;

- з'єднувальні муфти, гайки та інші деталі.

Труба і дульне гальмо ствола виготовляється із високоміцних сталей, а решта деталей виготовлюється з гарматних сталей з катего­рією міцності не вище міцності матеріалу труби.