Глав: 4 | Статей: 91
Оглавление
Артиллерию называют «богом войны». Она создана и поныне существует на перекрестке многих наук. Издавна повелось, что высокое звание «артиллерист» подразумевает осведомленность в точных науках, умение быстро и безошибочно принимать решения. В книге прослеживается путь развития мировой и русской артиллерии, рассказывается о выдающихся достижениях русских конструкторов, создававших грозную боевую технику.

Роль науки в развитии артиллерии

Роль науки в развитии артиллерии

Честь открытия взрывчатого вещества пироксилина, на базе которого изготовлялся и бездымный порох, принадлежит питомцу Михайловской артиллерийской академии полковнику А.А. Фадееву. В последующем технологию изготовления пироксилинового бездымного пороха усовершенствовал и упростил великий русский ученый Д.И. Менделеев.

Заслуга в применении другого вещества для изготовления бездымных порохов (нитроглицерина) также принадлежит русским ученым — В.Ф. Петрушевскому и Н.Н. Зинину. В.Ф. Петрушевский первым получил из нитроглицерина динамит и использовал его в разрывных снарядах и подводных минах.

До появления казнозарядных нарезных пушек развитие артиллерии базировалось в основном на опыте. Во второй половине XIX в. техника достигла такого уровня, что без глубокой научной основы дальнейшее сколько-нибудь значительное развитие артиллерии стало немыслимым.

В самом деле, дальность стрельбы полевых орудий возросла до 4000–4500 м. Чтобы добиться меткой стрельбы на такую дальность, нужно было теоретически исследовать законы движения снаряда в воздухе. Чтобы еще больше увеличить дальность стрельбы, требовалось увеличить скорость полета снарядов, а этого можно было достигнуть в основном путем увеличения зарядов. Однако литые медные и чугунные стволы не выдерживали высокого давления пороховых газов, следовательно, требовалось найти более прочный материал для изготовления стволов.

Нельзя также было без глубоких научных изысканий создать надежно действующие трубки и взрыватели для снарядов, более мощные снаряды. Чугунные снаряды имели толстостенные корпуса. Длина их не превышала 2–2,5 калибра.

В такой снаряд нельзя было вложить большой разрывной заряд или большее количество пуль (шрапнели), а значит, трудно было сколько-нибудь заметно увеличить его мощность.

Проблемы, стоявшие перед артиллерией, были успешно разрешены русскими учеными-артиллеристами во второй половине XIX в.

На помощь военной науке пришли ученые, казалось бы, не имевшие отношения к армии. Так, например, всемирно известные русские ученые-математики Н.И. Лобачевский, П.Л. Чебышев, М.В. Остроградский и А.М. Ляпунов своими исследованиями помогли разработать многие очень важные вопросы таких специально артиллерийских наук, как внутренняя баллистика, внешняя баллистика и стрельба; великий химик Д.И. Менделеев сделал исключительно ценный вклад в дело создания новых, более совершенных артиллерийских порохов.

С давних пор русские ученые вели работы по изысканию стали, пригодной для изготовления орудийных стволов. Наилучших результатов добился инженер П.М. Обухов. Созданная им тигельная сталь благодаря удачному подбору чугуна и магнитного железняка оказалась лучше крупповской стали, которая ввозилась в Россию из-за границы. В 1860 г. впервые в мире, опережая на много лет Круппа, из стали Обухова было изготовлено орудие, из которого на испытаниях было сделано 4000 выстрелов. Заметного понижения точности стрельбы при этом не наблюдалось, и орудие из строя не вышло.

Примером мастерства оружейников является пушка, которую несколько лет тому назад водрузили на пьедестал на Мотовилихинском заводе. Пермская «царь-пушка» была создана в 1868 г. во времена «битвы железных канцлеров» — Александра Михайловича Горчакова и Отто фон Бисмарка.

Россия должна была обезопасить себя от неожиданного вторжения. Тогда-то в 1868 г. уральские металлурги и оружейники и отлили из слитка весом 4000 пудов огромную пушку. Предназначалась она для защиты Петербурга со стороны моря и должна была занять свое место в Кронштадте, на форту Константин.

Во время заводских испытаний пороховой заряд последовательно увеличивали до 120 килограммов. Пушка произвела при испытаниях 314 выстрелов ядрами и бомбами разных систем, при постоянном угле возвышения, на дальность до 8 километров. Окончательные испытания намечалось провести в Кронштадте по морским целям.

Заряжение пушки осуществлялось с дульной части ствола строго последовательно. Сначала закладывали пороховой заряд, затем ядро или бомбу весом 480 килограммов. Эта операция производилась при помощи системы полиспастов, подвешиваемых на особые крюки, встроенные в обрез ствола. Бомбу клали в специальную люльку или «корзину» и по команде дружно поднимали к жерлу орудия, затем «корзина» опрокидывалась и бомба сама вкатывалась в канал ствола.

Во время испытаний на месте падения ядер и бомб начисто срезались или разносились в щепу 300-летние сосны. Здесь же специалисты определяли кучность стрельбы, рассеивание и другие параметры баллистики.

Уникальное орудие было отлито из закаленного чугуна очень высокого качества по «уральскому методу». Плавка велась из лучших местных руд — магнитного железняка с рек Чусовой и Косьвы, а также «железного блеска» с реки Вишеры. Уголь шел древесный, от углежогов Добрянского завода, он придавал металлу свойство сопротивления ржавчине, потому что в «железном блеске» практически не было серы.

На Мотовилихинском заводе действовал 50-тонный паровой молот, превосходивший по своей мощности агрегаты этого типа на заводах Круппа. Когда ствол пушки окончательно обработали, его вес оказался равным 2800 пудов (45,9 т) при калибре 20 дюймов (508 мм). Напомним для сравнения данные Царь-пушки, отлитой знаменитым мастером Андреем Чеховым в 1586 г. в Москве по приказу царя Федора Иоанновича. Вес пушки 2400 пудов (39 312 кг). Дульная часть ствола внутри имеет диаметр 92 см. Длина ствола этого огромного орудия 5 метров 34 сантиметра. Однако московская Царь-пушка в отличие от уральской предназначалась для стрельбы только картечью (дробом), а не ядрами. По этой причине ее называли «дробовиком Российским». Долгое время она стояла на специальном деревянном лафете в Китай-городе и в случае нашествия кочевников должна была обстреливать переправу через Москву-реку и охранять главные ворота Кремля.

Уральская «царь-пушка» была много больше, стреляла ядрами и на большую дальность.

Однако этому «суперорудию» не суждено было попасть в Кронштадт. В Златоусте начал варить превосходную пушечную сталь инженер-изобретатель Павел Матвеевич Обухов, надобность в пушке отпала. Однако императором Александром II было принято решение ее сохранить как историческую реликвию для потомства.

Так и простояла пушка за проходной завода более 120 лет.

В 1863 г. под Петербургом был пущен специальный завод по изготовлению крупных орудийных стволов по методике, разработанной Обуховым. Этот завод стал называться Обуховским (ныне завод «Большевик»).

Стальной орудийный ствол крупного калибра в то время было очень трудно изготовить. Сталь варили в тиглях — специальных сосудах из огнеупорного материала, вмещавших всего по несколько десятков килограммов стали. Для ствола же нужна была болванка весом в несколько сот, а то и более тысячи килограммов. Поэтому требовалось варить для одного ствола совершенно одинаковую сталь сразу во многих тиглях. Это представляло большую трудность для литейщиков и требовало от них особого мастерства.

Обуховский сталелитейный завод по тому времени был весьма совершенным. На нем работали прекрасные сталевары, приглашенные Обуховым из Златоуста. Отливаемая на заводе сталь по своему химическому составу была безукоризненной. Однако вскоре обнаружилось, что некоторые стволы, изготовленные из этой стали, при стрельбе разрывались. Выяснением причин этого явления занялись многие специалисты, в том числе молодой инженер Дмитрий Константинович Чернов (1839–1921), снискавший впоследствии всемирную известность как основатель науки о металле. Тщательно анализируя процессы горячей обработки стали и ее структуру (внутреннее строение), он открыл, что при нагревании сталь не остается неизменной, при определенной температуре она претерпевает особые структурные превращения. Ее внутреннее строение (кристаллизация) меняется. Вместе с тем меняются и ее свойства.

Если сталь нагреть до высокой температуры, а затем быстро охладить (в воде или масле), то она закалится. Твердость ее повысится. Д.К. Чернов научно обосновал процессы, происходящие в стали при ее нагреве и охлаждении, и установил температурные пределы, при которых происходят структурные преобразования, резко сказывающиеся на качестве стали.

Чернов установил, что при 700 °C сталь приобретает способность принимать закалку. При 800–850 °C она сохраняет мелкозернистое строение и обладает наилучшими механическими свойствами. Затем сталь становится все более крупнозернистой и при температуре примерно в 1200 °C приобретает наибольшую пластичность. Эти температурные пределы получили в металлургии название «точек Чернова».

После научных открытий Д.К. Чернова ковку стальных стволов начинали при температуре 120 °C, когда сталь особенно хорошо поддается ковке, а заканчивали ее при 850°, когда сталь имеет наиболее выгодную структуру; затем ствол подвергали закалке, в результате чего случаи разрывов стволов прекратились.

Поскольку стальные стволы намного прочнее чугунных и бронзовых, их можно было заряжать более мощными зарядами, что позволяло стрелять на большие дальности. Однако дальнейшее увеличение зарядов вызвало необходимость увеличения толщины стенок стволов, что делало стволы тяжелыми.

Профессор Артиллерийской академии А.В. Гадолин (1828–1892) установил, что после определенного предела дальнейшее увеличение толщины стенок ствола оказывается бесполезным вследствие того, что прочность ствола увеличивается весьма незначительно, а вес его резко возрастает. А.В. Гадолин выяснил, что у толстостенного ствола наружные слои металла почти не участвуют в общем сопротивлении ствола разрыву. Он теоретически обосновал и доказал на опытах, что прочность орудийных стволов можно повысить путем их скрепления стальными кольцами.

Если на трубу, т. е. на ствол, надеть стальные обручи-кольца, предварительно нагретые до высокой температуры, то, остывая, они сожмут стенки трубы. При выстреле кольца будут удерживать трубу от расширения, увеличивая ее сопротивление разрыву. Надевая на ствол несколько слоев колец, можно добиться того, что орудие будет выдерживать давление 3000–3500 атмосфер.

Это открытие А. В. Гадолина позволило значительно увеличить мощность и дальнобойность орудий без повышения их общего веса. Руководствуясь научной теорией А. В. Гадолина, русские ученые и конструкторы стали создавать стальные орудия со скрепленными стволами. Так были созданы в русской армии орудия образца 1877 г. Из этих орудий стали стрелять дальше, чем из прежних, не скрепленных.

Труды А.В. Гадолина по теории скрепленных стволов, созданные им в начале 60-х гг., нашли широкое применение и не потеряли своего значения в наши дни. Гадолин по праву считается основоположником современной теории сопротивления скрепленных стволов, лежащей в основе проектирования орудий во всех странах.

Неоценимый вклад в науку внес заслуженный профессор генерал Н.В. Маиевский (1823–1892), плодотворно трудившийся во многих областях артиллерийского дела.

В 1855 г. Н.В. Маиевский, еще будучи поручиком, получил задание спроектировать 60-фунтовую пушку. Эту работу он начал с исследования характера изменения давления пороховых газов в канале ствола по мере передвижения снаряда. Ему удалось найти способ определения давления в различных сечениях ствола. Определив эти давления, он рассчитал толщину стенок ствола в каждом сечении, в результате чего спроектированная им пушка прекрасно выдержала конкурсные испытания. Аналогичные пушки разрывались после 500–700 выстрелов, пушка же Маиевского осталась невредимой и после 1000 выстрелов.

Но ценность работы Маиевского состояла главным образом в том, что он положил начало рациональному проектированию орудий. Его идея проектирования ствола с равным запасом прочности во всех его сечениях прочно вошла в практику артиллерийского дела и не потеряла своего значения до сих пор.

Деятельность Н.В. Маиевского как конструктора проявилась и в последующие годы. На него было возложено проектирование нарезных казнозарядных орудий системы 1877 г., сначала 4- и 9-фунтовых, а затем и более крупных калибров, вплоть до тяжелых пушек береговой обороны.

Применив все новейшие достижения науки, в том числе и теорию А.В. Гадолина о скрепленных стволах, Маиевский создал целую серию прекрасных для того времени артиллерийских орудий. Некоторые из них служили русской армии в Русско-японскую войну 1904–1905 гг. и даже в Первую империалистическую войну.

Заказы на тяжелые орудия выполнялись на заводах Круппа в Пруссии, поэтому и прусская артиллерия ввела у себя на вооружение береговые орудия системы Маиевского. Вскоре Пруссия стала продавать такие пушки и другим странам.

Наряду с проектированием орудий Н.В. Маиевский вместе с А.В. Гадолиным очень многое сделали по усовершенствованию формы зерен артиллерийского пороха. Оказывается, что от формы и размеров пороховых зерен сильно зависят скорость их горения, характер кривой давления пороховых газов при выстреле, величина заряда и в конечном итоге — начальная скорость снаряда. Для тяжелых орудий наиболее выгодным порохом являлся порох с призматическими зернами. Впервые он был введен в России. Затем его стали применять в других странах.

Большую ценность представляли собой труды Маиевского по внутренней и внешней баллистике.

Точно стрелять из орудия, особенно на большие дальности, можно лишь тогда, когда известен путь полета снаряда, а также силы, действующие на снаряд в полете. Маиевский занимался изучением полета шаровых снарядов и составил таблицы стрельбы для гладкоствольных орудий. С появлением нарезных орудий изучение характера движения в воздухе продолговатых снарядов приобрело особо важное значение.

Нужно было определить меткость стрельбы продолговатыми снарядами, подыскать наивыгоднейшую длину хода нарезов и составить таблицы стрельбы для нарезных орудий. Все эти задачи успешно решил Маиевский. На основании множества проделанных опытов и глубокого их исследования он вывел формулы для точного определения силы сопротивления воздуха полету продолговатых снарядов и объяснил явления, происходящие при движении снаряда в воздухе. Эти работы Н.В. Маиевского относятся к числу классических работ по баллистике. Без них не могли быть решены никакие вопросы о движении продолговатых вращающихся снарядов.

Вслед за Маиевским разработкой, совершенствованием и углублением теории и практики артиллерии по вопросам проектирования орудий, внутренней и внешней баллистики и стрельбы занимался его талантливый ученик и крупный ученый-артиллерист профессор Н.А. Забудский (1853–1917).

Русским ученым было чуждо чувство монополии. Свои труды они печатали и в русских, и в иностранных журналах. Их имена были широко известны. Д.К. Чернов, А.В. Гадолин, Н.В. Маиевский и Н.А. Забудский состояли членами различных иностранных академий наук, принимали участие в работе всевозможных международных научных обществ, конференций, совещаний. Их труды имели огромное значение для развития артиллерии во всех дружественных России странах.

Оглавление книги

Реклама

Генерация: 0.542. Запросов К БД/Cache: 3 / 1