А.И.Федотов

УДК 355

Ф342

Основы устройства артиллерийского вооружения: Учеб.пособие/ А.И.Федотов. Перм.гос.техн.ун-т. Пермь, 1998. 146 о.

Учебное пособие посвящено вопросам устройства и конструиро­ вания образцов артиллерийского вооружения. Даны краткие сведения из истории развития артиллерии, классификация артиллерийских комплексов, сведения о применяемых взрывчатых веществах и устрой­ стве боеприпасов. Рассмотрены конструктивные схемы образцов ар­ тиллерийского вооружения, типовые схемы механизмов и узлов. Учеб­ ное пособив может быть использовано студентами специальности 17.13.00 при изучении дисциплин "История развития техники", "Ос­ новы устройства спецмашин", при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Табл.6. Ил.98. Библиогр.: II назв.

Рецензенты: д-р техн.наук, проф. Ю.Н.Калачников; канд.техн.наук В.Г.Черный

ВВЕДЕНИЕ

Под понятием "артиллерия" подразумевают род войск, предметы вооружения и науку. К предметам вооружения обычно относят различ­ ные артиллерийские комплексы, включающие артиллерийские орудия различного назначения, минометы, реактивные системы залпового ог­ ня, артиллерийские боеприпасы и артиллерийские приборы. Артилле­ рия как наука рассматривает очень широкий круг вопросов теории и практики проектирования и производства артиллерийских комплексов, теорию баллистики, боевое применение артиллерийских систем.

Благодаря трудам талантливых русских ученых и конструкторов отечественная артиллерийская наука занимает ведущее место в мире. Артиллерия как самостоятельный род войск оформилась в отдельных

стижения русских ученых, конструкторов, технологов, военачальни­ ков превратили отечественную артиллерию в мощный оборонительный щит нашей Родины. Не зря в годы Великой Отечественной войны ар­ тиллерию называли "богом войны".

В послевоенные годы огромный скачок в своем развитии сдела­ ла ракетная техника. Некоторое время существовало мнение, что с появлением ракетно-ядерного оружия, создание которого привело к качественным изменениям в военном деле, необходимость в класси­ ческой артиллерии отпала. Однако дальнейшее совершенствование ра­ кетного оружия и анализ его боевых возможностей показали, что оно не может применяться для решения всех боевых задач, которые ра­ нее возлагались на артиллерию. Ракетно-ядерное оружие целесооб­ разно применять лишь для уничтожения крупномасштабных и особо важных целей. В наши дни артиллерия не только не потеряла своего значения, но по-прежнему является одним из мощных средств пораже­

Кроме того, точность стрельбы артиллерийскими орудиями достаточ­ но высокая, она пррще по устройству и надежнее в эксплуатации.

В различных странах ведутся разработки новых образцов артил­ лерийского вооружения. Развитие наземной артиллерии в настоящее время направлено на дальнейшее повышение могущества и эффектив­ ности действия боеприпасов, увеличение дальности и точности стре­ льбы, улучшение ходовых характеристик и проходимости. Требования авиатранспортабельности й плавучести орудий становятся обязатель­ ными. Сочетание мощнейшего средства разрушения (ядерного боепри­ паса) с наиболее экономичным средством доставки заряда к цели превращает классическую артиллерию в качественно новый вид ору­ жия. Изучаются возможности использования легких газов для полу­ чения сверхвысоких начальных скоростей, применения жидких мета­ тельных веществ. Исследуются проблемы применения электрической энергии.

I. ИСТОРИЯ РАЗБИТИЯ АРТИЛЛЕРИИ

Артиллерия - это один из старейших родов войск. На протяже­ нии многовековой истории артиллерия постоянно была главной огне­ вой ударной силой войск, обеспечивающей успех боя в воздухе, на суше и на море, решение оперативных и стратегических задач. Ис­ тория военного искусства с момента появления артиллерии не зна­ ет примеров сражений и войн, где бы артиллеристы не внесли суще­ ственного вклада в дело разгрома неприятеля. Особенно яркие страницы в летопись героической вооруженной борьбы нашего наро­ да с иностранными захватчиками вписали русские артиллеристы. Неувядаемой славой покрыла себя русская артиллерия при Иване Грозном, Петре I, в русско-турецких войнах, в Отечественной вой­ не 1812 года, в русско-японской, первой и второй мировых войнах, в Великой Отечественной войне.

I.I. Ствольная артиллерия

Предками современных артиллерийских орудий являются появив­ шиеся более двух тысяч лет назад метательные машины - стенобит­ ные (баллисты) и верхового действия (катапульты). Для бросания "снаряда" в них использовалась энергия закрученных сухожилий. Революцию в военном деле произвел изобретенный в X веке порох.

На смену громоздким метательным машинам пришли огнестрельные ору­ дия. В исторических документах сохранились записи о применении огнестрельного оружия войсками Дмитрия Донского в 1382 году при защите Москвы от орд татарского хана Тохтамыша.

Первые образцы артиллерийских орудий были несовершенны по устройству и малоэффективны в бою. Ствол свертывали из железных полос, а швы заваривали кузнечным спрсобом. Крепился ствол на деревянной колоде. Заряжание производилось с дула. Снарядами слу­ жили каменные или свинцовые ядра и обрезки железа. Для стрельбы использовался дымный порох - механическая смесь угля (15 %), се­ литры (75 %) и серы (10 %). Воспламенение порохового заряда про­ изводилось при помощи тлеющего фитиля или раскаленного прута через запальное отверстие, заполненное порохом.

Центром артиллерийского производства на Руси была Москва. Особенно бурное развитие отечественной артиллерии относится к периоду царствования Ивана Грозного, который выделил артиллерию в самостоятельный род войск. Было освоено литье стволов из брон­ зы и меди; на всех орудиях начали устанавливать прицельные при­ способления, состоящие из целика и мушки. Примером высокой куль­ туры производства служат отлитые Андреем Чоховым орудия "Инрог" (1577 г.) и Царь-пушка (1586 г.). В Х Л веке стволы начали отли­ вать с цапфами. К этому времени относится появление чугунных ядер и разрытых снарядов. Лафеты начали изготовлять в виде двух продольных станин, скрепленных поперечными связями и ус­ тановленных на колесах. Для наводки орудия в вертикальной пло­ скости введен квадрант с отвесом. В ХУТ веке в России основными

типами артиллерийских орудий были пищали (пушки), гафуницы (гау­ бицы) и можжиры (мортиры).

При Петре I разрабатывается единая система артиллерии, ус­ танавливаются типы орудий и проводится четкая классификация их по калибрам и боевому назначению, вводятся чертежи, по которым изготовляются орудия только определенных образцов. Артиллерия была разделена на полковую, полевую, осадную и крепостную. Ка­ либр орудия определялся в то время весом шарового чугунного яд­ ра; за артиллерийский фунт был принят вес 2-дюймового чугунного ядра, которое фактически весило 0,5 кг (дюйм равен 2,54 см).

Орудия классифицировались по калибрам (12 калибров): 3-, б-, 8-, 12- и 24-фунтовые пушки; 1/2- и I-пудовые гаубицы, I-, 2-, 5- и 9-пудовые мортиры.

В ХУ111 веке на вооружение принимается чугунная картечь, вво­ дятся зарядные ящики для перевозки боеприпасов.

Творческая мысль русских артиллеристов ищет пути повышения скорострельности орудий, увеличения дальности и точности стрель­ бы. В 1741 г. талантливый изобретатель А.К.Нартов изготовил ско­ рострельную батарею из 44 мортирок, смонтированных на вращающем­ ся основании. Представляет интерес сконструированная майором Цусиным-Пушкиным и пушечным мастером М.Степановым ’’секретная" гаубица, имеющая эллипсовидный, расширяющийся к дулу канал ство­ ла и предназначенная для картечной стрельбы. Конструкция ствола способствовала разлету картечи веером, что вело к увеличению площади поражения. Наиболее выдающимся достижением является но­ вый вид оружия под названием "Единорог", сконструированный М.В. Даниловым и М.Г. Мартовым. Он совмещал свойства гаубицы и пушки, т.е. из него можно было вести настильный и навесной огонь. "Еди­ нороги" были лучшими мировыми образцами гладкоствольной артилле­ рии и просуществовали на вооружении около 100 лет.

В начале XIX века совершенствуется технология изготовления орудий. Достигнута большая точность обработки стволов, со ство­ лов сняты украшения, на все орудия был установлен качающийся прицел Кабанова. До середины XIX века артиллерийское орудие бы­ ло гладкоствольным. Для него характерна малая дальность стрель­ бы и большое рассеивание снарядов.

Ранее (в 1728 г.) академик И.Г.Лейтман впервые теоретичес­ ки обосновал идею создания нарезных орудий. К середине XIX века машинное производство завоевало основные позиции в промышленно­ сти, были созданы необходимые условия перехода к нарезной ар­ тиллерии. Появление нарезной артиллерии тесно связано с научны­ ми открытиями и экспериментами. Русские математики Н.И.Лобачев­ ский, П.Л.Чебышев, М.В.Остроградский, А.М.Ляпунов заложили осно­ вы внутренней и внешней баллистики и теории стрельбы. Д.И.Менде­ леев внес большой вклад в создание более совершенных порохов. Работы Д.К. Чернова по структуре стали и других металлов дали возможность изготавливать прочные стволы на научной основе.

Большую роль в создании первоклассной артиллерии в России сыграла работа профессора Михайловской артакадемии генерала А.В. Гадолина "Теория орудий, скрепленных обручами". А.В.Гадолин по праву считается основоположником современной теории сопротивления скрепленных стволов. Основными пособиями по проектированию артил­ лерийских орудий, по внешней и внутренней баллистике, служили труды профессора генерала Н.В.Маиевского, который совместно с А.В.Гадолиным изобрел призматический семиканальный порох, облада­ ющий большей силой действия. Работы по совершенствованию артору-

проблему поглощения силы отдачи разрешил талантливый русский изо­ бретатель В.С.Барановский. В 1872 г. он сконструировал 2,5-дюймо­ вую пушку с противооткатными устройствами, состоящими из гидрав­ лического тормоза отката и пружинного накатника. При выстреле орудие оставалось на месте, откатывался только ствол, скользя на специальных салазках. После отката ствол плавно возвращался в исходное положение. Кроме того, В.С.Барановским были изобрете­ ны поршневой затвор, винтовые подъемный и поворотный механизмы, унитарный патрон. На пушке В.С.Барановского был впервые уста­ новлен оптический прицел, сконструированный С.Б.Каминским. Ско­ рострельность пушки Барановского в 5 раз превысила скорострель­

ность существующих арторудий. Смерть В.С.Барановского при прове­ дении одного из опытов позволила его противникам - чиновникам военного министерства - отказаться от этой пушки, так как душ ее серийного производства необходимо было перестроить промышлен­ ность. Талантливые изобретения В.С.Барановского были претворе­ ны в жизнь лишь через 20 лет.

Конец XIX века отмечен еще несколькими выдающимися открыти­ ями: изобретен бездымный нитроглицериновый порох для метательно­ го заряда и сильные взрывчатые вещества (пироксилин, мелинит, тротил) для снаряжения снарядов.

В 1902 г. на вооружение принята 76-миллиметровая пушка Путиловского завода, в которой нашли воплощение все идеи В. С.Бара­

вопросы внутренней и внешней баллистики с целью увеличения даль­ нобойности существующих орудий, решала проблемы сверхдальней

0.Г.Филиппов, Г.П.Кисменский, М.Е.Серебряков и другие добились больших успехов в изучении свойств порохов и в исследовании за­ конов горения. Особое внимание уделялось созданию научно обос­ нованных методик составления таблиц стрельбы. В это время ака­ демик А.Н.Крылов завершил исследования по применению метода чис­ ленного интегрирования для решения дифференциальных уравнений движения снаряда при расчете траекторий. Профессор Н.Ф.Дроздов предложил и внедрил в практику табличный способ расчетов внут­ ренней баллистики. На основе теоретических и экспериментальных исследований М.Е.Серебряков установил физический закон горения порохов и создал новый метод баллистического анализа. В резуль­ тате исследований, выполненных под руководством В.М.Трофимова, была найдена наивыгоднейшая форма снаряда для основных калиб­ ров орудий и созданы проекты новых снарядов дальнобойной формы. Большой вклад в развитие отечественных боеприпасов, особенно взрывателей к снарядам, сделал конструктор В.И.Рдултовский.

В 20-е годы были созданы Артиллерийский научно-исследова­ тельский институт (АНИИ РККА) и Артиллерийская Академия (вместо К0САРТ0П), исследования которых стали научным фундаментом для перевооружения артиллерии Красной Армии. Многие исследования завершались разработкой экспериментальных или опытных образцов. Однако в период восстановления народного хозяйства еще не соз­ рели необходимые условия для развертывания серийного производ­ ства. Перевооружение было решено проводить двумя путями: путем широкой модернизации старых орудий и создания новых отечествен­ ных орудий. Модернизация орудий сводилась в основном к повышению дальности стрельбы, что достигалось за счет улучшения формы снаряда, увеличения веса заряда, удлинения стволов, увеличения углов возвышения. Это, в свою очередь, требовало переделки про­ тивооткатных устройств, усиления лафета, применения дульных тор­

подрессоривания, новые быстроходные подъемные и поворотные меха­ низмы. Новые колеса с резиновыми грузошинами и подрессоривание позволили увеличить скорость перевозки до 35-40 км/ч.

Теоретической разработкой вопросов артиллерийской стрельбы, внутренней и внешней баллистики занимались ученые Артиллерийской академии им. Дзержинского.

Крупнейшим специалистом по вопросам внутренней баллистики и проектирования артсистем был профессор Н.Ф.Дроздов. Профессору П.А.Гельвиху принадлежат такие выдающиеся труды, как "Теория ве­ роятностей", "Теория ошибок" и "Стрельба". Начальник ГАУ РККА В.Д.Грендаль является автором ряда работ по вопросам боевого применения артиллерии. Большой вклад в артиллерийскую науку внесли академик А. А.Благонравов (основы проектирования автомати­ ческого оружия); профессор М.Е.Серебряков (внутренняя баллисти­ ка), А.А.Толочков (теория лафетов) и другие.

Великая Отечественная война 1941-1945 гг. выдвинула ряд новых требований к артиллерийским орудиям, таких, как повышение мощности орудий и технологичности производства.

Советская артиллерия в военный период не только стремитель­ но росла количественно, но и совершенствовалась качественно. Так­ тико-технические характеристики новых артиллерийских орудий, соз­ данных в период Великой Отечественной войны, представлены в табл. 1.3.

Советские артиллерийские орудия превосходили соответствующие образцы вооружения капиталистических стран, 76-миллиметровая пуш­ ка ЗИС-З была лучшей системой этого периода.

Для борьбы с танками советская артиллерия в самый разгар вой­ ны получила новые типы боеприпасов - подкалиберные и кумулятивные снаряды. В 100-миллиметровой пушке БС-3 впервые было применено торсионное подрессоривание.

В послевоенный период перед советским народом встали сложней­ шие задачи по ликвидации тяжелых последствий войны. Наступивший период "холодной" войны вынуждал к принятию мер по обеспечению безопасности нашей Родины. На вооружение артиллерии поступили но­ вые образцы: 85-миллиметровая дивизионная пушка Д-44, 122-милли- метровая гаубица Д-30, 130-миллиметровая пушка М-46, 152-миллимет­ ровая гаубица-пушка М-47, 152-миллиметровая пушка-гаубица Д-20 и другие (табл.1.4).

Особенностью гаубицы Д-30 является трехстанинный лафет, что позволяет вести круговой обстрел. Ходовая часть гаубицы размеща­ ется на верхнем станке. Для ведения боевых действий в горной мест­ ности была разработана 76-миллиметровая горная пушка ГП. Созданные орудия отвечают современным требованиям и могут быть использованы при ведении боевых действий как обычными средствами, так и с при­ менением ядерного оружия.

1.2. Минометное оружие

Минометы - русское изобретение. Б сентябре 1904 г. по предло­ жению лейтенанта Н.Подгурского для стрельбы по траншеям осаждав­ ших Порт-Артур японцев были использованы минные аппараты, снятые с кораблей. Так возникла идея создания миномета. Разработка и изготовление мины и необходимая модернизация 47-миллиметрового орудия были поручены капитану Л.Н.Гобято и 10 ноября 1904 г. пер­ вый миномет был применен в боевых действиях. Принятый на вооруже­ ние русской армией в середине 1915 г. 58-миллиметровый миномет типа ФР конструкции Е.А.Лихонина состоял из гладкого ствола с ка­ зенником и станком. Стрельба велась надкалиберными хвостовыми ми­ нами фугасного действия. Для стрельбы бомбами осколочного дейст­ вия применялись бомбометы. Наибольшее распространение в русской армии получил 91-миллиметровый бомбомет типа ГР, разработанный М.В.Розенбергом. Эти орудия были довольно примитивны, имели не­ большую скорострельность, стрельба из них была небезопасной.

Из-за экономической отсталости царской России отечественные заводы не могли удовлетворить потребности армии в орудиях ближне­

нометов - длинноствольный и короткоствольный. Последний после мо­ дернизации состоял на вооружении до 1930 г.

В 1927 г. Артком ГАУ разработал программу создания нового

минометного вооружения. Реализация программы была возложена .на конструкторско-испытательную группу ”Д" под руководством Н.А.Доровлева, в составе которой работали В.Е.Слухоцкий, Н.А.Упорников и другие. В результате работы группы "Д" была определена основная конструктивная схема минометов, так называемая схема мнимого тре­ угольника. В I93I-I932 гг. были разработаны и изготовлены опытные

образцы 60-миллиметрового ротного миномета РМ, 82-миллиметрового батальонного миномета ЕМ, 107- и 120-миллиметровых полковых мино­ метов ПМ, В 1935 г. 82-миллиметровый миномет был принят на воору­ жение.

Большая заслуга в разработке отечественных минометов принад­ лежит коллективу конструкторского бюро под руководством Б.И.Шавырина: в 1938 г. на вооружение Красной Армии поступили 50-, I07-, 120-миллиметровые минометы,а в 194-0 г, минометное вооружение по­ полнилось 50-миллиметровым ротным минометом В.Н.Шамарина (табл.1.5).

Таблица 1.5 Тактико-технические характеристики советских минометов

В 1943 г. 82- и 120-миллиметровые минометы были модернизиро­ ваны и в этом же году недостаточно эффективные 50-миллиметровые минометы были сняты с производства. На вооружение Советской Ар­

мии поступил 160-миллиметровый миномет образца 1943 г. (главный конструктор И.Г.Теверовский). Миномет отличался простотой конст­ рукции, небольшой массой и удобством обслуживания. Все прежние минометы были дульнозарядными. Заряжание 160-миллиметрового ми­ номета производилось с казенной частя. При весе мины 40,5 кг дальность стрельбы составляла более 5000 м. Миномет стал мощным наступательным оружием завершающего периода Великой Отечествен­ ной войны.

Минометное вооружение Советской Армии в послевоенный период получило дальнейшее развитие и претерпело качественные изменения. На вооружение поступили новые 240-миллиметровые минометы.

В последние годы основные направления развития минометного вооружения остались прежними: увеличение дальности и точности стрельбы, скорострельность, повышение маневренности и эффектив­ ности действия мин у цели, улучшение эксплуатационных характе­ ристик.

1.3. Реактивная артиллерия

Создание реактивной артиллерии имеет короткую, но славную историю. Развитие, реактивной артиллерии тесно связано с фундамен­ тальными трудами выдающихся ученых К.Э.Циолковского, Н.Е.Дуковского, И.В.Мещерского, Ф.А.Цандера, С.П.Королева и других.

Первая в стране научно-исследовательская и опытно-конструк­ торская организация по разработке ракет - газодинамическая лабо­ ратория (ГДЛ) - была создана в 1920 г. под руководством Н.И.Ти­ хомирова. Здесь в 1924 г. была создана пироксилино-тротиловая шашка, а в 1928 г. был создан 82-миллиметровый реактивный сна­ ряд (PC), снаряженный такими шашками. Чуть позднее разработан 132-миллиметровый PC. В ноябре 1933 г. был огранизован' Реактив­ ный НИИ. В результате упорной и кропотливой работы талантливых инженеров И Ш И В.А.Артемьева, Н.А.Тихомирова, Ю.А.Победоносцева, Б.С.Петропавловского, Г.Э.Лангемака, Л.Э.Шварца, Ф.Н.Пойды, В.П. Глушко и других были созданы реактивные снаряды для реактивных установок. 82-миллиметровый осколочный и 130-миллиметровый оско­ лочно-фугасный снаряды устанавливались на боевых самолетах и были применены в 1939 г., в боях в районе реки Халхин-Гол. Новое

оружие показало высокую боевую эффективность. Успешное примене­ ние реактивных снарядов послужило толчком к ускорению разработ­ ки наземных пусковых установок для реактивных снарядов, В 1939 г, прошел испытания опытный образец многозарядной пусковой установ­ ки под 132-миллиметровый снаряд. Пусковая установка для залпо­ вой стрельбы, разработанная И.И.Гваем, В.Н,Галковским, А.П.Павленко и А.С.Поповым, была оригинальна по конструкции, проста и удобна. Она состояла из 16 направляющих рельсового типа, соеди­ ненных в один пакет лонжеронами, поворотной рамы, подъемного и поворотного механизмов. Пакет направляющих монтировался на труб­ чатой ферме, закрепленной на поворотной раме, которая крепилась на шасси автомобиля ЗИС-6. В июне 1941 г. многозарядная пуско­ вая установка, получившая название ЕМ-13, пошла в серийное про­ изводство, а уже 14 июля 1941 г. батарея "Катюш” капитана И.А. Флерова дала первый залп по врагу.

Успех действия БМ-13 ускорил завершение разработки новой боевой машины ЕМ-8, принятой на вооружение в 1941 г. Промышлен­ ность поставляла несколько вариантов ЕМ-8: 36-зарядную на шасси автомобиля ЗИС-6, 24-зарядную на шасси танков Т-40 и Т-60 и 48-зарядную на шасси автомобиля ГАЗ-АА. Снаряд калибром 82 мм имел дальность полета 5500 м. Во второй половине 1942 г. на вооружение поступили новые реактивные снаряды М-20 (калибр 132 мм, дальность полета 5000 м) и М-30 (калибр 300 мм, дальность полета 2800 м). Вследствие недостаточной мощности снаряд М-20 в 1943 г. был снят с производства. Снаряд М-30 обладал мощным фугасным действием. Стрельба велась со специальных станков рам­ ного типа М-30. В ходе дальнейшего совершенствования реактивных снарядов был создан тяжелый фугасный снаряд М-31 (калибр 300 мм, дальность полета 4325 м). В процессе модернизации снарядов М-13 и М-31 (изменены размеры критического сечения сопла; поставлены штуцера с боковыми отверстиями, в результате чего часть газов, вырываясь через штуцера, придавала снаряду вращательное движе­

на боевая машина EM-3I-I2, вмещая 12 направляющих. Для воспла­ менения порохового заряда снарядов служила электрическая схема отрельбы, обеспечивающая большую скорострельность (длительность

залпа 7-10 с). Созданная в начале войны реактивная артиллерия зарекомендовала себя как наиболее эффективное огневое средство для поражения дивой силы и огневых средств противника. Основные тактико-технические характеристики советских реактивных систем залпового огня периода Великой Отечественной войны представлены в табл.1.6.

Таблица 1.6

Тактико-технические характеристики советских реактивных систем залпового огня

В послевоенный период были завершены работы по созданию турбореактивных снарядов с уменьшенным рассеиванием. На основе 140-миллиметрового турбореактивного снаряда (вес 39,6 кг, даль­ ность полета 10000 м) была принята на вооружение боевая машина БМ-14 с 16 направляющими на шасси автомобиля ЗИЛ-151. После ее модернизации был получен новый образец - БМ-14-17; система мон­ тировалась на шасси автомобиля ГАЗ-63. Облегченное шасси и бо­ лее удачная компоновка 17 направляющих позволили снизить вес системы на 2800 кг. Почти одновременно принята на вооружение

противника была разработана боевая машина Щ Ц - 2 0 с четырьмя на­ правляющими на шасси автомобиля ЗИЛ-151 с мощным 200-миллиметро - вым оперенным фугасным снарядом и дальностью стребльбы до 19000 м. Реактивная часть снаряда имеет одно центральное сопло и 6 периферийных.

Новые боевые машины и реактивные снаряды к ним с лучшими характеристиками по дальности и кучности стрельбы сконструирова­ ны в 60-е годы. Под монтаж этих машин использовались шасси улуч­ шенной проходимости и повышенной грузоподъемности.