Скріплений ствол

Штучно скріплені стволи складаються з кількох циліндрів різної довжини, які насаджені один на другий з натягом. Внаслідок цього внутрішня труба ще до пострілу буде стисненою, а скріпні циліндри трохи розтягнуті.

Для складання без прикладення великих зусиль зовнішній шар, перед надіванням його на внутрішній, нагрівають до температури 400°С. Після охолодження зовнішній шар обтискує внутрішній і в результаті досягається перерозподіл напружень шарів у металі, яке призводить до більш рівномірного навантаження стінок ствола під час пострілу.

Це дозволяє виготовити ствол з менш легованої сталі і до того ж меншої маси.

Теорію скріплених стволів першим у світі розробив у середині XIX століття професор артилерійської академії А.В. Гадолін.

В залежності від кількості шарів стволи називаються дво-, три . чотири-, п'ятишаровими.

Внутрішній шар ствола може називатися трубою. Зовнішній шар називається кожухом. Проміжні шари мають номери у порядку зростання від труби до кожуха.

1 - казенник, 2 - затвор; 3 - кожух; 4 - труба.

Рисунок 2.8 Схема двошарового скріпленого ствола

Виробництво скріплених стволів значно складніше, ніж стволів-моноблоків, оскільки необхідна виключно велика точність і чистота обробки поверхонь скріплення, а, також існує необхідність операції скріплення з нагріванням.

Двошарові скріплені стволи використовуються в наземній артилерії тільки в гарматах крупного калібру. В морській і береговій артилерії використовуються п'ятишарові стволи.

Гаряческріплений ствол - це багатошаровий ствол, радіальний натяг між шарами якого створюється внаслідок стиснення попередньо нагрітого зовнішнього шару. При охолодженні розміри зовнішнього шару зменшуються, в результаті чого у внутрішньому шару виникають напруження від пружної деформації стиснення, а у зовнішньому шарі -від пружної деформації розтягнення..

Холодноскріплений ствол - це також багатошаровий ствол, радіальний натяг між шарами якого створюється в результаті розширення попередньо охолодженого внутрішнього шару.

Після нагрівання до температури навколишнього середовища розміри внутрішнього шару збільшуються, що приводить до виникнення напружень у зовнішньому шарі від пружної деформації розтягнення, а у внутрішньому - від пружної деформації стиснення.

Таким чином, у внутрішньому шарі виникають напруження від пружної деформації стиснення, які протилежні за знаком напруження від тиску порохових газів під час пострілу. Завдяки цьому зменшуються сумарні напруження в стінках внутрішнього шару скріпленого ствола під час пострілу і більш рівномірно навантажуються всі його шари, що збільшує загальну міцність ствола.

Скріплення дозволяє збільшувати міцність, не змінюючи властивостей сталі, або зменшити масу ствола, не змінюючи його міцності. Але виробництво таких стволів складне і дороге, а, отже, скріплені стволи використовуються переважно в крупнокаліберних гарматах. Труба ствола може скріплюватися як за всією довжиною, так і тільки у казенній частині, де величина тиску порохових газів найбільша.

Автоскріплений ствол (самоскріплений, автофретований)

За зовнішнім виглядом самоскріплений ствол-моноблок неможливо відрізнити від простого ствола-моноблока.

Самоскріплення ствола - це підвищення опірності внутрішніх шарів металу дії високого тиску газів за рахунок збудження в металі напружень, аналогічних напруженням, які виникають в стволі, скріпленому з натягом.

Самоскріплення забезпечується утворенням залишкових деформацій розтягнення в шарах металу, які прилягають до внутрішньої поверхні ствола. Наявність залишкових деформацій у внутрішніх шарах є причиною збереження в зовнішніх шарах циліндра напружень розтягнення.

Внутрішні шари під впливом зовнішніх, які прагнуть повернутися у вихідне положення, будуть до пострілу стиснені, як у звичайному скріпленому стволі.

Як правило, утворення залишкових деформацій розтягнення у внутрішніх шарах самоскріпленого ствола здійснюється за допомогою високого гідравлічного тиску (6000...7000кг/см²) всередині автофретованого циліндра. Крім того, самоскріплення може здійснюватися протягуванням через канал ствола спеціальних пуансонів або стрільбою із зарядом, який утворює підвищений тиск, здатний викликати залишкові деформації (без розриву труби).

Теорію і технологію самоскріплення стволів першим розробив у XIX столітті професор артилерійської академії А.С.Лавров. Він же наладив і виробництво самоскріплених стволів. Технологія цього виробництва дуже складна і вимагає особливої апаратури.

Під час підвищених режимів вогню, коли відбувається нагрівання ствола вище 450...500°С, напруження самоскріплення зникають і ствол перетворюється в звичайний ствол-моноблок.

Переваги самоскріплених стволів:

1.Можливість виготовлення ствола з металу з меншою границею пружності Qe однакових розмірів і більш високої міцності, так як при автофретуванні границя пружності металу збільшується.

2.Витрати металу на виготовлення автофретованого ствола суттєво зменшуються у порівнянні зі стволом скріпленим циліндрами.

З.Під час заміни ствола скріпленим кожухом автофретованим скорочується об'єм механічної обробки і прискорюється сам процес виготовлення ствола.

Недоліки автофретованих стволів:

1 .Використання автофретованих стволів можливе тільки в гарматах великого калібру з невисоким режимом вогню.

2.Необхідність використання складної апаратури у процесі виготовлення.

3.Живучість таких стволів нижче, ніж у нескріплених.

Цей тип стволів не дуже поширений внаслідок того, що були виготовлені спеціальні гарматні сталі високої категорії міцності, а це дозволило отримати простий нескріплений ствол необхідної міцності з максимальним тиском 4 000...5 000кгс/см².

Гладкий ствол ~ це ствол з гладкою напрямною частиною і циліндричним каналом ствола. Використовується він для стрільби снарядами і мінами з пристроєм для забезпечення їх аеродинамічно стабілізації на траєкторії польоту. Гладкі стволи мають деякі протитанкові і танкові гармати, безвідкатні гармати і міномети. Гладкі стволи легші і дешевші у виготовленні, і в них нема втрат енергії нa надання снарядам обертання.

Нарізний ствол - це ствол, напрямна частина якого має нарізку для надання снаряду обертального руху з метою забезпечення його гіроскопічної стійкості на траєкторії польоту.

Нарізні стволи поділяються на стволи з циліндричним, конічним і циліндрично-конічним каналом ствола. Циліндрично-конічні мають. спочатку циліндричну нарізну частину, а в кінці гладку частину каналу ствола.

Найбільш поширені стволи з циліндричною нарізною частиною, оскільки їх виготовлення значно легше і дешевше в порівнянні з іншими конструкціями нарізних стволів.

Вони забезпечують добру стійкість снаряду у польоті і в результаті добру точність і купність бою.

На основі розглянутих конструкцій стволів і досвіду їх експлуатації можна зробити такі висновки про доцільність використання тих чи інших типів артилерійських стволів:

• стволи-моноблоки найбільш доцільно використовувати для малокаліберних і середньокаліберних гармат;

• багатошарові скріплені і нескріплені стволи з вільним лейнером і навантаженою вільною трубою доцільно використовувати для крупнокаліберних гармат. Стволи з вільним лейнером - для довгоствольних гармат великої потужності, в стволах яких відбувається знос каналу.