Нарезное орудие с казнозарядным устройством (RBL) — артиллерийское орудие, которое, в отличие от гладкоствольной пушки и нарезного орудия с дульным заряжанием , которые ему предшествовали, имеет нарезы в стволе и заряжается через казенную часть в задней части орудия.
Вращение, придаваемое нарезами орудия, придает снарядам курсовую устойчивость и увеличивает дальность полета. Зарядка с задней части орудия делает экипаж менее уязвимым для вражеского огня, позволяет использовать меньшие огневые точки или башни и обеспечивает более высокую скорострельность.
Эти быстро совершенствующиеся системы затворов и мощные новые орудия, которые они создавали, привели к гонке вооружений в области фортификации и проектирования броненосных кораблей, что привело к появлению класса линкоров HMS Dreadnought и продолжалось до начала Первой мировой войны .
Главной проблемой, которую предстояло решить с казнозарядной артиллерией, была обтурация : герметизация казенной части после выстрела, чтобы гарантировать, что ни один из газов, образующихся при сгорании метательного заряда ( первоначально пороха ), не выйдет назад через казенную часть. Это было как вопросом безопасности, так и вопросом производительности орудия — весь метательный 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, не нарушая при этом безопасности.
Почти параллельно разрабатывались два решения: блок «винтовой затвор» и «скользящий клин» или «скользящий блок».
Во время разработки первых современных казнозарядных орудий в середине XIX века пороховые метательные заряды для артиллерии обычно заряжались в тканевые мешки, которые полностью сгорали при выстреле. Поэтому, в отличие от металлического винтовочного патрона, сам механизм затвора каким-то образом должен был обеспечивать обтюрацию.
Ранние «винтовые» механизмы для герметизации затвора состояли из резьбовых блоков, которые плотно ввинчивались в затвор после заряжания, но самой резьбы было недостаточно для обеспечения газонепроницаемого уплотнения. Это еще больше усложнялось необходимостью как можно быстрее ввинчивать и отвинчивать затвор; это было достигнуто затвором с « прерывистой резьбой », где окружность блока попеременно была нарезана и оставлена без резьбы на немного меньшем диаметре, чтобы позволить полностью вставить весь блок и повернуть его на часть, чтобы запереть. Таким образом, если окружность блока была разделена на два набора резьб и зазоров, блок нужно было повернуть только на ¼ оборота, чтобы запереть его вместо нескольких оборотов. Компромисс заключался в том, что только ½ окружности блока была нарезана резьбой, что соответственно снижало безопасность.
Другой возможностью герметизации затвора было заключить метательный заряд в металлическую гильзу, которая расширялась при выстреле и, таким образом, герметизировала затвор, оставляя затвору просто запирать гильзу на месте. Это было легче осуществить, вставив блок позади гильзы через вертикальный или горизонтальный паз, прорезанный в задней части затвора: затвор «скользящего клина» или «скользящего блока».
.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 пушки Средневековья 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 масштабироваться для более крупного оружия. До 19 века использовались только дульнозарядные орудия .
В 1837 году Мартин фон Варендорф запатентовал конструкцию казнозарядного орудия с цилиндрической затворной заглушкой, закрепленной горизонтальным клином; оно было принято на вооружение Швецией в 1854 году. Независимо от него Джованни Кавалли в 1832 году первым предложил казнозарядное орудие сардинской армии 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 в Крымской войне было показано, что британская артиллерия почти не изменилась со времен Наполеоновских войн, промышленник Уильям Армстронг получил от правительства контракт на проектирование нового артиллерийского орудия. Производство началось в 1855 году на Elswick Ordnance Company и в Королевском арсенале в Вулвиче . [1] [2]
Его затвор «армстронговского винта» включал загрузку снаряда и порохового метательного заряда в тканевый мешок через полый затворный винт, опускание тяжелого блока в щель позади пороховой камеры и плотное завинчивание затворного винта против блока для его фиксации на месте. Степень обтюрации достигалась за счет того, что чашка на лицевой стороне блока вдавливалась в утопленное кольцо на лицевой стороне камеры. Система фактически представляла собой вертикальный скользящий блок, такой же, какой позже использовал Крупп как в горизонтальной, так и в вертикальной форме, с той принципиальной разницей, что армстронг не смог перейти к загрузке порохового заряда в металлический патрон, в результате чего полная обтюрация была невозможна. [ необходима цитата ]
Какая бы обтурация ни была достигнута, она зависела от ручного труда, а не от силы выстрела орудия, и поэтому была ненадежной, основанной на ненадёжном принципе и неподходящей для больших орудий. Винтовые затворы Армстронга изначально были приняты на вооружение британской армией и королевским флотом , но опасения по поводу ограниченной бронепробиваемости снарядов из-за ограниченной максимальной скорости, проблемы безопасности с вырывающимися из орудий затворами и более высокие требования к навыкам артиллеристов привели к тому, что британское правительство в 1865—1880 годах вновь обратилось к нарезным дульнозарядным орудиям , пока Британия наконец не развернула надёжные 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 пушки Армстронга оказались смертоносными против китайских войск во Второй опиумной войне . Однако британская армия и флот предпочли вернуться к дульнозарядным орудиям, пока не были разработаны более мощные казнозарядные орудия с надежными системами обтюрации, которые были относительно просты в эксплуатации.
Американский инженер Льюис Уэллс Бродвелл, работавший торговым агентом компании Gatling Gun Company в Европе, заменил обтюраторную чашку из папье-маше в патронах RBL, снаряженных мешком, на металлическое газовое кольцо и запатентовал свое изобретение в 1861 году, позже усовершенствовав его в 1864 и 1866 годах; большинство стран выплачивали лицензионные отчисления Бродвеллу за разработку, но в Германии компания Krupp украла его и использовала бесплатно. [3]
В то же время французы упорно пытались разработать казнозарядные орудия, которые сочетали бы в себе более быструю зарядку, чем у дульнозарядных орудий, большую мощность, безопасность и решали бы проблему обтюрации. 95-мм пушка Lahitolle 1875 года с прерывистым винтовым затвором в значительной степени отвечала первым трем требованиям и частично решала проблему обтюрации.
Наконец, система Де Банжа, представленная в 1877 году, решила проблему обтюрации с помощью асбестовой прокладки, пропитанной смазкой, которая расширялась и герметизировала затвор при выстреле. Система Де Банжа стала системой обтюрации для всех последующих винтовых затворов вплоть до наших дней. Британия приняла затвор Де Банжа, когда вернулась к заряжающимся с казенной части в начале 1880-х годов после некоторых первоначальных экспериментов с худшей системой обтюрации «чашкой Армстронга».
Британия, Франция и США предпочитали винтовые затворы для большинства калибров, но основным недостатком винтового затвора Де Банжа в том виде, в котором он был впервые реализован, было то, что только половина окружности затвора могла быть нарезана, и, следовательно, он должен был быть довольно длинным, чтобы обеспечить надежное запирание затвора, что требовало трех отдельных движений для открытия после выстрела: поворот для отвинчивания, втягивание винта и откидывание в сторону. Заряжание требовало 3 операций в обратном порядке. Поэтому это называлось «блоком с тремя движениями» и работало медленно.
Работая конструктором оружия у Торстена Норденфельта в Лондоне , Аксель Велин решил эту проблему в 1889–1890 годах с помощью своего ступенчатого прерываемого винта Welin breech block . Он имел резьбу в наборах шагов увеличивающегося диаметра, так что вместо того, чтобы нарезать только половину винта, часть нарезанной резьбы была числом шагов / (1 + число шагов) : т. е. если блок большого орудия имел четыре шага резьбы, 80% винта было нарезано, что позволяло использовать гораздо более короткий винт и, следовательно, казенную часть. Это позволяло отвинчивать блок и откидывать его двумя движениями – казенная часть «двухходового прерываемого винта».
Также в начале 1890-х годов Арент Сильфверспарре из Bofors изобрел оживальный винтовой затвор, похожий на модель Armstrong тем, что он устранял необходимость извлекать винт перед тем, как повернуть его в сторону. Bofors продолжал использовать его в средней артиллерии в 20 веке. Конический винтовой затвор Elswick очень похож по концепции.
Немецкая компания Krupp , напротив, приняла затворы «горизонтально-скользящего блока», а не винтовые затворы, для всех калибров артиллерии до 16 дюймов (410 мм) морских орудий. Это было похоже в некотором роде на оригинальный «винт Армстронга»; дробь и пороховой патрон вставлялись через открытый задний конец затвора в канал орудия, а стальной блок вставлялся в горизонтальный паз, прорезанный в затворе, чтобы закрыть задний конец затвора.
Однако, в отличие от Армстронга, Крупп загружал пороховой метательный заряд в металлическую гильзу , очень похожую на большой винтовочный патрон, который расширялся у стенки патронника при выстреле и эффективно герметизировал казенную часть. Скользящий блок, как в горизонтальной, так и в вертикальной форме, и металлическая гильза продолжали оставаться предпочтительной немецкой системой казенной части до окончания Второй мировой войны (например, 7,5 см Pak 40 ), и до сих пор используются некоторыми современными артиллерийскими орудиями.
Первым скорострельным легким орудием была 1-дюймовая пушка Норденфельта , выпускавшаяся в Британии с 1880 года. Орудие было специально разработано для защиты крупных военных кораблей от новых небольших быстроходных торпедных катеров в конце 1870-х — начале 1880-х годов и представляло собой увеличенную версию успешного ручного «пулемета» Норденфельта винтовочного калибра, разработанного Хельге Пальмкранцем . Орудие стреляло 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, стрелявших разрывными снарядами « обыкновенного остроконечного снаряда » весом 3–6 фунтов (1,4–2,7 кг).
Французская фирма Hotchkiss производила QF 3 pounder как легкое 47-мм морское орудие с 1886 года. Орудие было идеальным для защиты от небольших быстроходных судов, таких как торпедные катера, и было немедленно принято на вооружение Королевской флотилии как «Ordnance QF 3 pounder Hotchkiss». [4] Оно было построено по лицензии компанией Elswick Ordnance Company .
Оба орудия Hotchkiss и Nordenfelt заряжали боеприпасы как один патрон со снарядом, гильзой и капсюлем в одном блоке. Гильза герметизировала казенную часть при выстреле, а вертикальный скользящий клин (блок) фиксировал ее на месте. Эти новые орудия включали в себя устройства контроля отдачи, которые облегчали постоянство прицеливания, позволяли заряжать одним движением и могли стрелять сразу после вставки патрона, а затем выбрасывать его после выстрела, эти свойства обозначали «скорострельное» орудие. Это установило новый стандарт для артиллерии и сделало возможными циклы стрельбы, измеряемые секундами, а не минутами.
В конце 1880-х и начале 1890-х годов Британия использовала латунные гильзы для всех калибров до 6 дюймов. Однако разработанные британцами скорострельные винтовки («QF» в британской терминологии, которые стали синонимом зарядов в металлических гильзах) продолжали использовать винтовые затворы, но их функция заключалась лишь в том, чтобы зафиксировать патрон на месте, а не обеспечивать обтюрацию. Мощная обратная сила, создаваемая 6-дюймовыми пушками QF, по-прежнему требовала прочно посаженного затворного винта с максимально возможной резьбой. Однако базовый винт с прерывистой резьбой, достаточно длинный, чтобы иметь достаточно резьбы для фиксации патрона при выстреле, по-прежнему требовал для работы трех отдельных движений — поворота, отвода, откидывания в сторону после выстрела и повторения в обратном порядке перед выстрелом.
Elswick Ordnance Company (артиллерийское подразделение Armstrong) разработало коническую версию винта с прерывистой резьбой, с уменьшающимся, а не постоянным диаметром к передней части. Это устранило второе движение «отвода», теперь требовалось всего два движения: поворот и отвод в сторону. Это оказалось недолговечным, и Британия приняла заряды в мешках, используя ступенчатый прерывистый винт Welin для всех орудий 5 дюймов (130 мм) и выше в течение нескольких лет после того, как он стал доступен.