Заключна частина - до 5 хв.

1. Відповісти на питання студентів.

2. Підбити підсумок заняття.

3. Дати завдання на самопідготовку.

Тема №2. Основи будови артилерійського озброєння

Заняття 1. Призначення, класифікація вимоги щодо стволів, будова стволів.

Мета заняття : ознайомити студентів з будовою ствольно-затворної групи, стволів артилерійських гармат, типами стволів артилерійських гармат, вимогами, що подаються до стволів артилерійських гармат

Час: 2 години.

Місце: клас.

Метод: лекція.

Навчальні питання:

1. Ствольно-затворна група.

2. Будова стволів артилерійських гармат.

3. Типи стволів артилерійських гармат.

4. Вимоги, що подаються до стволів артилерійських гармат.

Розрахунок часу:

Вступна частина: 5 хвилин.

Основна частина: 80 хвилин.

Заключна частина: 5 хвилин.

Матеріально-технічне забезпечення:

ДЕРЖСТАНДАРТ В 20. 134-84,

плакати: ствольно-затворна група МТ-12, ствол Д-30, ствол ПМ-120, ствол 2А-36. Діаф. №4,7,14,41.

Плакат: дія механізмів затвору.

Затвори: Д-30, МТ-12, 2С1 -6шт., ключ кришки ударника -6шт., викрутка-6шт., рукоятка виймання клину -6шт., учбова 122 мм гаубиця Д-30.

Інформаційно – методичне забезпечення :

Руководство по эксплуатации РАВ ч.1. Воениздат, 1989 г.

Эксплуатация реактивных и артиллерийских систем. Воениздат, 1989 г.

Салуквадзе К.В. “Теоретические основы эксплуатации артиллерийского

вооружения», М. Воениздат. 1985 г.

Організаційно – методичні вказівки.

На початку заняття рекомендується провести інструктаж студентів щодо дотримання ними мір безпеки.

У вступному слові бажано підкреслити важливість питань, які розглядаються як складова частина підготовки офіцерів-фахівців служби РАО. У ході заняття навчальні питання відпрацьовуються в послідовності, яка зазначена в методичній розробці.

Хід заняття: і. Вступна частина.

1. Прийняти доповідь чергового, по взводу.

2. Перевірити наявність і зовнішній вигляд студентів.

3. Оголосити тему, ціль і навчальні питання заняття.

II. Основна частина 80 хв. Учбове питання №1: Ствольно-затворна група.

Ствольно-затворна група - частина А.Г., що складається зі ствола, казенника, надульних і наствольних устроїв і затвора.

Ствол - частина А.Г., що являє собою, трубу, у якій снаряду надається прямування з визначеною початковою швидкістю у визначеному напрямку. Нарізні стволи, крім того, надають снаряду обертальне прямування для стабілізації його польоту.

Казенник - це частина ствольно-затворної групи, 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 кількіст заглиблень, 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.

Дулове 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.

Учбове питання №2: Будова стволів артилерійських гармат.

Передня частина труби називається дуловою, а задня - казенною.

Ствол є основною частиною артилерійської гармати. Це труба з точно і чисто обробленим каналом. У каналі ствола під час пострілу відбувається запалювання і швидке згоряння порохового заряду, яке супроводжується переходом хімічної енергії пороху у теплову, а потім у кінетичну енергію руху системи:

Отже, ствольна труба - це, по суті, робочий циліндр двигуна, в якому снаряд під тиском порохових газів отримує кінетичну енергію і визначену швидкість поступального руху.

Крім того, ствол забезпечує кидання снаряда у певному напрямку. Для забезпечення стійкості снаряда на польоті ствол виготовляється з гвинтовими нарізами, які завдяки ведучому паску снаряда надають йому обертальний рух. Якщо ствол виготовляється гладким (без нарізів), то сам снаряд має спеціальні стабілізуючі пристрої. Таким чином, ствол призначений для:

- спрямування польоту снаряда;

- надання снаряду необхідної початкової швидкості (в залежності від бойового заряду);

- надання снаряду обертального руху, необхідного для стійкості снаряда у польоті.

Функція нарізного ствола - надання снаряду обертального руху не потрібна, якщо використовуються снаряди з обертовим ведучим паском і стабілізатором, який розкривається після вильоту снаряда з каналу ствола.

Гладкостінні стволи гармат і мінометів виконують дві функції:

• надання снаряду (міні) необхідного напрямку руху;

• надання йому певної початкової швидкості.

По поверхні трубу розділяють на циліндричний і конічний ділянки. Циліндрична ділянка труби сприймає найбільший тиск порохових газів, тому стінку його роблять більшої товщини, чим на конічній ділянці. Перехід від циліндричної ділянки до конічного виконують плавним, щоб виключити появи, концентрації напруг при пострілі, що виникають при різких переходах від одного перетину до іншого. Тому що тиск падає до дулового зрізу, то товщина стінки конічної ділянки поступово зменшується. При цьому для забезпечення необхідної жорсткості ствола товщина стінки труби в дулової частини повинна бути не менше 0,1 калібру.

На дуловому зрізі труби, і іноді і на казенному роблять дві пари взаємно перпендикулярних рисок для фіксації положення перехрестя з ниток при перевірці приладів наводки.

Внутрішня порожнина труби називається каналом. Канал ділиться на камору і направляючу частину.

Камора - призначається для розміщення метального заряду, запояскової частини снаряда і є основні місцем згорання порохового заряду.

Будова камори залежить від засобу заряджання.

Зарядження артилерійського озброєння - здійснення подачі, досилання артилерійського пострілу і запирання каналу ствола знаряддя. Перезарядження артилерійського озброєння - виконання операцій по витягу стріляної гільзи або артилерійського пострілу, що відказали до заряджання знаряддя для здійснення чергового пострілу.

Унітарне заряджання - заряджання артилерійського озброєння при подачі і досиланні унітарного пострілу.

Роздільно-гільзове заряджання - заряджання артилерійського озброєння при подачі і досиланні роздільно снаряда і метального заряду, розміщеного в гільзі.

Картузне заряджання - заряджання артилерійського озброєння при подачі і досиланні роздільно, снаряда і метального заряду, розміщеного в картузах.

Для пострілу унітарного заряджання камора має форму, що відповідає формі гільзи, і складається, як правило, з основного і перехідного конусів, циліндричної частини і сполучного конуса. Конічна форма камори необхідна для полегшення заряджання знаряддя і викидання гільзи.

Камора для пострілу роздільно-гільзового заряджання може складатися з основного і сполучного корпусів. У основному конусі поміщається гільза. Щоб гільза упиралася фланцем у казенний зріз труби, довжина гільзи робиться менше довжини основного конуса. Сполучний конус призначається для з'єднання камори з головною, частиною каналу і служить для заклинювання снаряда при заряджанні і для полегшення врізання головного паска при пострілі. У гарматах, у яких застосовуються постріли як патронного, так і роздільно-гільзового заряджання, наприклад, 76-мм гірська гармата М-99, ствол має камору для патронного заряджання.

Камора для пострілу роздільного картузного заряджання сучасних знарядь складається з конуса, що обтюрірує, циліндричної частини, перехідного і сполучного конусів.

Конус, що обтюрірує, призначений для піджиму до нього пластичного обтюратора затвора.

Циліндрична частина призначена для розташування картуза з бойовим зарядом.

Перехідний конус полегшує заряджання гармати.

Направляюча частина каналу ствола - частина каналу ствола А.Г., призначена для напрямку снаряда при його поступальному й обертальному напрямках, обмежений кінцем камерної частини каналу ствола і дулового зрізу ствола.

Направляючі частини бувають гладкостінними і нарізними. Гладкостінна направляюча частина каналу являє собою циліндричний отвір і призначається для спрямування польоту снаряда, стабілізація якого на польоті здійснюється аеродинамічним засобом. Нарізна направляюча частина крім надання снаряду поступального прямування надає йому й обертальне прямування, тому що на його стінці зроблені гвинтові поглиблення - нарізи.

Нарізна направляюча частина забезпечує краще центрування снаряда і більш надійну обтюрацію порохових газів між снарядом і стінкою ствола. Але водночас така направляюча частина зменшує живучість ствола зі зростанням потужності гармати й обмежує могутність дії снаряда по цілі, тому що через трудність забезпечення стійкого польоту довжину його роблять не більш 5.5 калібру.

У вітчизняній артилерії і багатьох іноземних гарматах прийнята права нарізка, тобто така, у якої, якщо дивитися з боку казенної частини, нарізи йдуть зліва нагору праворуч, тому при прямуванні по нарізній частині снаряд одержує обертання по ходу годинної стрілки. У французьких гарматах прийнята ліва нарізка.

Рис. 3 Розгортка нарізів:

а- постійної крутизни; б-прогресивної крутизни; в-змішаної крутизни.

Нарізка характеризується крутизною, профілем і глибиною нарізки. Крутість нарізки визначається кутом нахилу нарізу. Кутом нахилу нарізу називається кут, укладений між дотичної до нарізу й утворюючої направляючої частини каналу ствола. Нарізи робляться з кутом = 3-15⁰.

У сучасних стволах застосовуються нарізи постійної і прогресивної крутості. Нарізи постійної крутості мають кут нахилу постійний по усій довжині ствола, а нарізи прогресивної крутості мають кут нахилу, що збільшується до дулової частини. Іноді в стволах можуть застосовуватися нарізи змішаної крутості, у яких є ділянка прогресивної і ділянка постійної крутості.

Крутість нарізу крім куту нахилу характеризують ще довжиною ходу нарізу.

Довжиною ходу нарізу називають відстань по осі каналу ствола, на якому наріз із постійним кутом нахилу може зробити один оберт. Довжина ходу нарізу вимірюється в калібрах, калібр ствола в мм.

Для нарізів постійної крутості довжина ходу нарізу - розмір постійний по усій довжині направляючих частини, а для нарізів прогресивної крутості довжина ходу нарізів у кожній точці буде своя, тому що кут по довжині ствола безупинно змінюється. Тому для характеристики нарізки прогресивної крутості частини користуються початковою і дуловою довжинами ходу нарізки.

При виборі крутості нарізів виходять із виконання двох суперечливих вимог: забезпечення міцності головного паска й усталеного польоту снаряда. Для зменшення зриву головного паска з нарізів крутість їх варто робити якнайменше, а для поліпшення усталеності польоту снаряда крутість нарізів необхідно збільшувати.

Форма нарізів у поперечному перетині може бути різноманітною, але незалежно від цього нарізи мають такі елементи:

- дно нарізу - це поверхня гвинтового поглиблення;

- грані нарізу - це стінки нарізу; грань нарізу, що безпосередньо штовхає снаряд у напрямку обертання називається бойовою, а протилежна їй грань називається холостою;

- поля - виступи, утворені гранями нарізів; відстань між протилежними полями, обмірювана по діаметрі, називається калібром;

- глибина нарізів (t) визначається половиною різниці діаметрів по дну і полям нарізів

- ширина нарізу (а) - це відстань по прямої (у площині перетину перпендикулярної осі каналу ствола) між гранями, що обмежують один наріз;

- ширина поля (b) - це відстань, по прямій між сусідніми гранями нарізів.

Рис . 4 Форма нарізкі:

а - трапецеідальна; б - прямокутна

У сучасних гарматах найбільше поширені нарізи прямокутної форми, тобто такі нарізи, грані яких рівнобіжні радіусу, проведеному через середину дна нарізу. Нарізи прямокутної форми більш прості у виготовленні, хоча вони не зовсім раціональні, тому що при прямуванні снаряда між гранями нарізу і виступами головного паска утворяться зазори, у які прориваються порохові гази, що призводить до ерозійної руйнації стінки. Для усунення цієї хиби нарізи іноді роблять зменшуваними до глибини, що до дульної частині, по ширині. Такі нарізи називаються - нарізами зі зростаючим форсуванням.

Число і розміри нарізів вибирають у залежності від початкової швидкості і маси снаряда, а також від якості матеріалу і форми головного паска. Ширина нарізу визначається з умови рівної міцності виступів ведучого паска і полів каналу ствола. Наприклад, якщо ведучий пасок виготовлений із міді, міцність якої в 1,5...2,5 разу менше міцності матеріалу ствола, то ширина нарізів робиться в 1,5...2,5 раз більше ширини поля. Отриманий розмір округляється до числа, кратного чотирьом.

Глибина нарізів t вибирається в залежності від початкової швидкості снаряда в межах:

- поглибленими, t =0, 02...0, 04d

- глибокими (двох і більш процентними), для гармат із Vo < 800 м/с t=0,01...0,015d,

- для гармат із Vo> 800 м/с t = 0,015...0,4d,

Нарізи з t = 0,01d називають нормальними (однопроцентними).

Зі збільшенням глибини нарізів підвищується живучість стволів, але при цьому декілька зменшується дальність стрільби. Так, у ствола з двопроцентними нарізами живучість приблизно в два рази вище, чим у ствола з однопроцентними нарізами, а дальність польоту снаряда зменшується приблизно на 2..3 %.

Нарізи в каналі ствола можливо робити наступними способами:

• поковкою по шаблону;

• протяжкою;

• електролітичним способом.

Учбове питання №3 Типи стволів артилерійських гармат.

Стволи артилерійських гармат можна класифікувати по таких ознаках:

1. по будові стінки ствола,

2. по наявності напруги в стінці ствола,

3. по будові і формі направляючої частини каналу ствола.

По будові стінки стволи діляться на типи:

• стволи-моноблоки

• багатошарові стволи.

С твол-моноблок - ствол артилерійського озброєння із монолітною по товщині стінкою.

Рис. 5. Cтвол-моноблок:

1-труба; 2-казеник;3-затвор;

Такі стволи прості по будові і найбільше економічні у виробництві. Цей тип стволів до другої світової війни застосовувався в знаряддях малого калібру, у гарматах із малими тисками порохових газів і в мінометах. Ствол-моноблок є найбільше поширеною конструкцією ствола в наземної (польовий) артилерії сучасних армій.

Стволи ковані, катані, відцентрово-литі доводяться до чістових розмірів на токарських верстатах.

Перші у світі сталеві ковані ( із наступним свердлінням) гарматні стволи були виготовлені в Росії на Уралі, на Нижнє-Исєтском заводі в 1812 р., Яковом Зотіним.

Недоліком стволів-моноблоків є необхідність заміни труби у випадку її зносу. Проте висока якість гарматних сталей і суворе дотримання експлуатаційних заходів для підвищення живучості забезпечують достатньо тривалий термін служби стволів-моноблоків, що робить несуттєвим властиві їм недоліки.

Рис. 6. Багатошаровий ствол:

1-труба; 2-кожух; 3-казеник; 4-затвор.

Багатошаровий ствол - ствол А.О., стінка якого складається з двох і більш прошарків.

У залежності від числа прошарків стволи називають двошаровими, трьохшаровими і т.д. Кожух ствола А.О. - одношарова або багатошарова оболонка, охоплює внутрішню трубу ствола А.О. Багатошарові стволи, прошарки яких надівають один на однин із зазором, що вибирається при пострілі, підрозділяються на стволи лейнировані і з вільною трубою.

Рис. 7. Багатошарові стволи:

а – ствол з вільним лейнером: 1-лейнер; 2-оболонка; 3-казеник; 4-затвір;

б – ствол з вільною трубою: 1-труба; 2-кожух; 3-казеник; 4-затвір.

Лейнирований ствол - багатошаровий ствол А.О., що містить у якості внутрішньої труби лейнер.

Лейнер - внутрішня труба багатошарового ствола А.О., що вставляється в кожух із визначеним зазором і перекривається кожухом по усій її довжині.

Ствол із вільною трубою також двошаровий, але внутрішній його прошарок, який називається вільною трубою, покритий кожухом лише на частині його довжини. У зв'язку з цим вільна труба має більш товсті стінки і масу в 1,5...2 рази більше маси лейнера.

Розвантажена (нерозвантажена) вільна труба ствола передає (не передає) частину радіального тиску кожуху ствола при дії на її тиску порохових газів. Розмір зазору (0,05...0,2мм для гармат середнього калібру і 0,15...0,3мм - крупного) між внутрішнім і зовнішнім прошарками задається з умови забезпечення міцності ствола і можливості заміни внутрішнього прошарку без застосування складного спеціального устаткування.

Для легкості розбирання ствола зовнішня поверхня лейнера має конусність 0,002...004.

При пострілі лейнер або вільна труба під дією сили тиску порохових газів розширюється, вибираючи зазор між прошарками, і при подальшому зростанні тиску працює разом із кожухом. Після пострілу зазор між лейнером (вільною трубою) і кожухом відновляється.

Перевагі багатошарових стволів:

• можливість відновлення ствола при зносі стінки каналу заміною внутрішнього прошарку (трубою або лейнером)

• раціональне використання легованої сталі (тільки для найбільше навантаженого прошарку - внутрішньої труби).

Основні недолікі таких стволів - складності й об'ємність процесів при виготовленні.

Лейнировані стволи найбільш доцільно застосовувати для довгоствольних гармат великої потужності, у яких знос каналу ствола більше, ніж у знарядь середніх і малих калібрів.

У деяких гарматах застосовуються стволи з трубою моноблоком, вставленої в кожух із зазором, що при пострілі не вибирається. (122-мм гаубиця обр.1938 р.М-30). Тут кожух служить для збільшення маси відкатних частин із метою зменшення довжини відкату.

По наявності напруги в стінці стволи діляться на:

- нескріплені

- скріплені.

Нескріплені стволи - це такі, у стінці труби яких до пострілу відсутні які-небудь напруги. До них відносяться всі багатошарові стволи з зазором між прошарками, а також стволи-моноблоки, якщо в їхніх стінках до пострілу немає напруг.

Скріплений ствол - багатошаровий ствол А.О., усталений за рахунок з'єднання прошарків ствола з встановленим натягом між ними.

Один із, засобів штучного створення напруг у стінці багатошарового, ствола складається в тому, що на внутрішній прошарок надівають нагрітий до температури близко 400⁰С зовнішній прошарок, діаметр отвору якого в холодному стані менше зовнішнього діаметра внутрішнього прошарку. При охолодженні верхній прошарок обжимає внутрішній, створюючи в його стінці напруги від стиску. Внутрішній же прошарок, діючи на зовнішній, викликає в його стінці напруги від деформації розтягу. Попередньо напружений стан стінки ствола більш рівномірно навантажує всі прошарки при пострілі, тобто підвищує міцність ствола без зміни якості стали або дозволяє зменшити вагу ствола без зміни його міцності з застосуванням більш якісного металу.

Такий тип стволів спочатку з'явився в другій половині XIX сторіччя в Росії. Він був основним у до XIX в. і під час першої світової війни у всіх арміях:

Теорію скріплених стволів першим у світі розробив у 1861 р. що став пізніше професором Михайловської артилерійської академії А.З.Гадолин (1828-92).

Основний недолік такого засобу скріплення це складність і висока вартість виробництва стволів.

Штучно напруги в стінці ствола-моноблока створюються засобом автофретирування. Сутність засобу складається в тому, що в каналі заготовки труби ствола створюють тиск, що перевищує межа пругкості металу, при цьому внутрішні прошарки одержують пластичні деформації, а зовнішні - пружні. Після зняття тиску зовнішні прошарки, що одержали пружні деформації, ринуться прийняти старі розміри, чому перешкоджають внутрішні прошарки. У результаті в стінці ствола створюються напруги, аналогічні виникаючі при скріпленні ствола великою кількістю прошарків.

При автофретируванні поряд із створенням внутрішніх напруг утворюється зміцнення металу внутрішніх прошарків труби за рахунок явища наклепа.

Недолік скріплення ствола автофретируванням полягає в складності технології, і використанні особливої апаратури. Крім того, при підвищених режимах вогню, коли ствол нагрівається вище 480⁰С, напруги самоскріплення зникають, і ствол перетворюється в звичайний нескріплений ствол-моноблок.

Теорію і технологію самоскріплення стволів уперше розробив У XIX в. професор Михайловської артилерійської академії А.С.Лавров. Він же налагодив і виробництво самоскріплених стволів. Сучасну теорію самоскріплення стволів розробив професор Н.Ф.Дроздов.

По будові і формі направляючої частини каналу стволи діляться на:

- нарізні циліндричні,

- гладкостінні циліндричні,

- цилиндро-конические комбіновані з циліндричною нарізною частиною і конічною гладкою частиною блжче до дульного зрізу,

- нарізні конічні.

Найбільше поширення в наземній артилерії одержали нарізні циліндричні стволи, тому що їх значно простіше і дешевше виготовляти в порівнянні з іншими конструкціями нарізних стволів. Вони забезпечують гарну усталеність снаряда, а виходить, і гарну кучність бою.

У конструкціях танкових гармат і протитанкових гармат останнім часом застосовуються гладкостінні циліндричні стволи, що дозволяють повідомити снаряду високу початкову швидкість снаряда (до 1500 м/с і більше).