Нарезное затворное заряжание ( RBL) — артиллерийское орудие, которое, в отличие от предшествующих ему гладкоствольной пушки и нарезного дульно-зарядного устройства , имеет нарезы в стволе и заряжается из казенной части в задней части орудия.
Вращение, создаваемое нарезами орудия, придает снаряду курсовую устойчивость и увеличивает дальность полета. Загрузка из задней части орудия делает экипаж менее уязвимым для огня противника, позволяет использовать огневые точки или башни меньшего размера и обеспечивает более высокую скорострельность.
Эти быстро совершенствующиеся затворные системы и новые мощные орудия, которые они создавали, привели к гонке вооружений в области фортификации и конструкции броненосных военных кораблей, которая привела к созданию класса линкоров HMS Dreadnought и продолжалась до начала Первой мировой войны .
Основной проблемой, которую необходимо было решить при использовании артиллерии с заряжанием с казенной части, была обтурация : герметизация казенной части после выстрела, чтобы гарантировать, что ни один из газов , образующихся при сгорании пороха (первоначально порох ), не вышел назад через казенную часть. Это была проблема как безопасности, так и характеристик оружия: весь пороховой газ был необходим для ускорения снаряда вдоль ствола.
Вторая проблема заключалась в скорости работы – как закрыть затвор перед выстрелом и открыть его после выстрела как можно быстрее с соблюдением безопасности.
Два решения были разработаны более или менее параллельно: блок «винтовой затвор» и «скользящий клин» или «скользящий блок».
Во время разработки первых современных затворов в середине XIX века пороховые метательные заряды для артиллерии обычно загружались в тканевые мешки, которые полностью сгорали при выстреле. Следовательно, в отличие от металлического винтовочного патрона, сам затворный механизм каким-то образом должен был обеспечивать обтурацию.
Ранние «винтовые» механизмы герметизации казенной части состояли из блоков с резьбой, которые плотно ввинчивались в казенник после заряжания, но самой резьбы было недостаточно для обеспечения газонепроницаемого уплотнения. Это осложнялось еще и необходимостью как можно быстрее завинчивать и отвинчивать затвор; Это было встречено затворным блоком с « прерывистой резьбой », где окружность блока попеременно имела резьбу и оставлялась без резьбы при немного меньшем диаметре, чтобы весь блок можно было полностью вставить, и немного повернуть, чтобы зафиксировать его. Следовательно, если окружность блока была разделена на два набора резьб и зазоров, блок нужно было повернуть только на ¼ оборота, чтобы зафиксировать его, а не на несколько оборотов. Компромисс заключался в том, что только половина окружности блока имела резьбу, что соответственно снижало безопасность.
Другая возможность герметизации затвора заключалась в заключении метательного заряда в металлическую гильзу, которая расширялась при выстреле и, следовательно, герметизировала затвор, в результате чего затвору оставалось только зафиксировать гильзу на месте. Этого было легче достичь, вставив блок за гильзу через вертикальную или горизонтальную прорезь, прорезанную в задней части затвора: затвор «скользящий клин» или «скользящий блок».
.jpg/1280px-%D0%A7%D0%B5%D1%80%D1%82%D1%91%D0%B6_%D0%BA_%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B5_%C2%AB%D0%92%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B4%D0%BE%D1%80%D1%84%C2%BB._%D0%92%D0%BE%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%8F_%D0%A1%D1%8B%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%B0_(%D0%A1%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D1%82-%D0%9F%D0%B5%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B1%D1%83%D1%80%D0%B3,_1911-1915).jpg)
Самые первые средневековые пушки заряжались с казенной части, порох и дробь находились в горшках , сбрасываемых в заднюю часть ствола, но плохие уплотнения делали их опасными, они быстро изнашивались и не могли быть адаптированы к оружию большего размера. До XIX века использовались только дульнозарядные устройства .
В 1837 году Мартин фон Варендорф запатентовал конструкцию затвора с цилиндрической затворной пробкой, закрепленной горизонтальным клином; оно было принято на вооружение Швеции в 1854 году. Независимо от этого Джованни Кавалли впервые предложил сардинской армии орудие с затвором в 1832 году и впервые испытал такое орудие в 1845 году.
Достижения металлургии в индустриальную эпоху позволили создать нарезные казнозарядные орудия, которые могли стрелять с гораздо большей начальной скоростью . После того, как во время Крымской войны выяснилось, что британская артиллерия практически не изменилась со времен наполеоновских войн, промышленник Уильям Армстронг получил от правительства контракт на разработку нового артиллерийского орудия. Производство началось в 1855 году в Elswick Ordnance Company и Королевском арсенале в Вулидже . [1] [2]
Его казенная часть «винта Армстронга» включала загрузку снаряда и порохового метательного заряда в тканевый мешок через полый винт затвора, опускание тяжелого блока в прорезь за пороховой камерой и плотное привинчивание винта затвора к блоку, чтобы зафиксировать его на месте. Определенная степень обтурации достигалась за счет того, что чашка на лицевой стороне блока вдавливалась в углубленное кольцо на лицевой стороне камеры. По сути, система представляла собой вертикальный скользящий блок, подобный тому, который позже использовался Круппом как в горизонтальной, так и в вертикальной форме, с той важной разницей, что Армстронгу не удалось перейти к загрузке порохового заряда в металлический патрон, в результате чего полная обтурация была невозможной. невозможный. [ нужна цитата ]
Какая бы обтурация ни была достигнута, она основывалась на ручном труде, а не на силе выстрела из орудия, и, следовательно, была ненадежной, основана на необоснованном принципе и не подходила для больших орудий. Орудия Армстронга с винтовым затвором первоначально были приняты на вооружение британской армии и Королевского флота , но опасения по поводу ограниченной бронепробиваемости снарядов из-за ограниченной максимальной скорости, проблем безопасности, связанных с вылетом затворов орудий, а также более высокого уровня квалификации, требуемого от артиллеристов, привели к британское правительство вернулось к нарезным дульнозарядным устройствам с 1865 по 1880 год, когда Великобритания наконец развернула надежные винтовые затворы.
Императорская японская армия использовала пушки Армстронга во время войны Босин , чтобы опустошить город-замок Айдзу и заставить его жителей быстро сдаться, а британские легкие полевые орудия Армстронга оказались смертоносными против китайских войск во Второй опиумной войне . Однако британская армия и флот предпочитали вернуться к дульным заряжающим устройствам, пока не были разработаны более мощные затворные заряжания с безопасными системами обтюрации, которые были относительно простыми в эксплуатации.
Американский инженер Льюис Уэллс Бродвелл, который работал торговым агентом компании Gatling Gun Company в Европе, заменил обтюраторную чашку из папье-маше в загруженных мешками RBL металлическим газовым кольцом и запатентовал свое изобретение в 1861 году, а затем усовершенствовал его в 1864 и 1866 годах; большинство стран заплатили Broadwell гонорары за дизайн, но в Германии компания Krupp украла его и использовала бесплатно. [3]
Тем временем французы настойчиво пытались разработать затворы, которые сочетали бы в себе более быстрое заряжание, чем дульные, большую мощность, безопасность и решали проблему обтюрации. 95-мм пушка Лахитолле 1875 года с прерывистым винтовым затвором в значительной степени удовлетворяла первым трем требованиям и частично решала проблему обтюрации.
Наконец, система Де Банге , представленная в 1877 году, решила проблему обтурации с помощью асбестовой прокладки, пропитанной смазкой, которая расширялась и герметизировала затвор при выстреле. Система де Банге и по сей день является системой обтюрации для всех последующих винтовых затворов. Великобритания приняла на вооружение затвор де Банге, когда он вернулся к затворам в начале 1880-х годов после некоторых первоначальных экспериментов с нижней системой обтюрации «чашка Армстронга».
Великобритания, Франция и США предпочитали винтовые затворы для большинства калибров, но основным недостатком прерывистого винта де Банге в том виде, в котором он был впервые реализован, было то, что только половина окружности затвора могла иметь резьбу, и, следовательно, его необходимо было достаточно долго, чтобы добиться безопасного запирания затвора, для открытия которого после выстрела требовалось три отдельных движения; поверните, чтобы отвинтить, втяните винт и поверните в сторону. Загрузка потребовала 3 операций в обратном порядке. Поэтому его назвали «блоком трех движений», и он работал медленно.
Работая конструктором оружия у Торстена Норденфельта в Лондоне , Аксель Велин в 1889–1890 годах решил эту проблему с помощью своего ступенчатого прерывистого винтового затвора Велина . У него была резьба с набором шагов увеличивающегося диаметра, так что вместо нарезанной половины винта доля нарезанной резьбы составляла количество шагов / (1 + количество шагов) : т.е. если блок большого пистолета имел четыре шага резьбы, 80% винта было с резьбой, что позволяло использовать гораздо более короткий винт и, следовательно, затвор. Это позволяло отвинчивать и выдвигать блок двумя движениями - затвор с прерывистым винтом с двумя движениями.
Также в начале 1890-х годов Арент Силфверспарр из Bofors изобрел затвор с оживальным винтом, похожий на модель Армстронга тем, что он устранял необходимость вынимать винт перед тем, как повернуть его в сторону. Бофорс продолжал использовать его в средней артиллерии до 20 века. Конический винтовой затвор Elswick очень похож по своей концепции.
Немецкая компания Krupp , напротив, приняла на вооружение затворы с «горизонтальным раздвижным блоком», а не винтовые затворы, для всех артиллерийских калибров до 16 дюймов (410 мм) морских орудий. В некотором смысле это было похоже на оригинальный «винт Армстронга»; выстрел и пороховой патрон вставлялись через открытый задний конец затвора в канал ствола орудия, а стальной блок вставлялся в горизонтальную прорезь, прорезанную в затворе, чтобы закрыть задний конец затвора.
Однако, в отличие от Армстронга, Крупп загружал пороховой порох в металлическую гильзу , очень похожую на большой винтовочный патрон, которая при выстреле расширялась до стенки патронника и эффективно закрывала казенную часть. Раздвижной блок как в горизонтальной, так и в вертикальной форме, а также металлическая гильза оставались предпочтительной немецкой затворной системой до окончания Второй мировой войны (например, 7,5 cm Pak 40 ) и до сих пор используются в некоторой современной артиллерии.
Первой скорострельной легкой пушкой была 1-дюймовая пушка Норденфельта , построенная в Великобритании в 1880 году. Орудие было специально разработано для защиты более крупных военных кораблей от новых небольших быстроходных торпедных катеров в конце 1870-х - начале 1880-х годов и представляло собой Увеличенная версия успешного ручного «пулемета Nordenfelt» винтовочного калибра, разработанного Хельге Пальмкранцом . Пистолет стрелял цельной стальной пулей с закаленным наконечником и латунной оболочкой.
В середине 1880-х годов для защиты от торпедных катеров на смену им пришло новое поколение орудий Гочкиса и Норденфельта « QF » калибра 47 и 57 мм, стреляющих взрывающимися « обычными остроконечными » снарядами массой 3–6 фунтов (1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,4–1,5-фунтовых орудия калибра 47–57 мм и калибра 47–57 мм. 2,7 кг).
Французская фирма Hotchkiss производила 3-фунтовую пушку QF как легкую 47-мм военно-морскую пушку с 1886 года. Орудие идеально подходило для защиты от небольших быстроходных судов, таких как торпедные катера, и было немедленно принято на вооружение RN как «3-фунтовая артиллерийская пушка QF Hotchkiss». . [4] Он был построен по лицензии компанией Elswick Ordnance Company .
И пистолеты Гочкиса , и Норденфельта заряжали боеприпасы в виде единого патрона со снарядом, гильзой и капсюлем в одном блоке. Гильза герметизировала казенник при выстреле, а вертикальный скользящий клин (блок) фиксировал его на месте. Эти новые ружья включали в себя устройства контроля отдачи, которые облегчали прицеливание, позволяли заряжать одним движением и могли стрелять сразу после вставки патрона, а затем выбрасывать его после выстрела. Эти свойства обозначают «скорострельное» ружье. Это установило новый стандарт для артиллерии и сделало возможными циклы стрельбы, измеряемые секундами, а не минутами.
В конце 1880-х - начале 1890-х годов в Великобритании использовались латунные гильзы для всех калибров до 6 дюймов. Однако в скорострельных устройствах британской разработки («QF» в британской терминологии, которые стали синонимом зарядов в металлических гильзах) продолжали использоваться винтовые затворы, но их функция заключалась лишь в фиксации патрона на месте, а не в обеспечении обтюрации. Мощная обратная сила, создаваемая 6-дюймовыми пушками QF, по-прежнему требовала прочно посаженного винта затвора с как можно большей резьбой. Тем не менее, базовый винт с прерывистой резьбой, достаточно длинный, чтобы иметь достаточную резьбу для фиксации патрона при выстреле, по-прежнему требовал для работы трех отдельных движений - вращения, извлечения, отвода в сторону после выстрела и повторения в обратном направлении перед выстрелом.
Elswick Ordnance Company (артиллерийское подразделение Армстронга) разработала коническую версию винта с прерывистой резьбой, с уменьшающимся, а не постоянным диаметром по направлению к передней части. Это устранило второе движение «отвода», теперь необходимо всего два движения: вращение и отклонение в сторону. Это оказалось недолгим: Великобритания приняла заряды в мешках с использованием ступенчатого прерывистого винта Welin для всех орудий размером 5 дюймов (130 мм) и выше в течение нескольких лет после того, как он стал доступен.