Сборное орудие – это артиллерийское орудие со специально усиленным стволом. Внутренняя металлическая трубка растягивается в пределах своего предела упругости под давлением замкнутых пороховых газов, передавая напряжение на внешние цилиндры, находящиеся под напряжением. [1] Концентрические металлические цилиндры или проволочные обмотки собираются так, чтобы минимизировать вес, необходимый для сопротивления давлению пороховых газов, выталкивающих снаряд из ствола. Застроенная конструкция была нормой для орудий, установленных на борту дредноутов 20-го века , а также современных железнодорожных орудий , береговой артиллерии и осадных орудий во время Второй мировой войны .
Первое встроенное орудие было спроектировано французским артиллерийским офицером Альфредом Тьери в 1834 году и испытано не позднее 1840 года. Также около 1840 года еще одно было изготовлено Дэниелом Тредуэллом , а еще одно было произведено на заводе Mersey Iron Works в Ливерпуле, согласно Джону . Дизайн Эрикссон . Шеффилдский архитектор Джон Фрит получил патент на их производство в 1843 году. Однако все эти орудия (изготовленные из чугуна , кованого железа или их комбинации) не были технологически практичны до 1850-х годов. [2]
В 1850-х годах Уильям Армстронг серийно производил свои нарезные казнозарядные устройства по той же технологии, а встроенные, но очень простые нарезные дульнозарядные устройства Паррота сыграли значительную роль в Гражданской войне в США десятилетие спустя. Винтовки Блейкли тоже участвовали в той войне, но уже на другой стороне. Начиная с 1860-х годов, собранные орудия Круппа имели коммерческий успех в континентальной Европе.
Скорость и дальность стрельбы напрямую зависят от давления пороха или бездымных пороховых газов, выталкивающих снаряд из ствола орудия. Оружие деформируется (или взрывается), если давление в патроннике напрягает ствол, превышая предел упругости металла, из которого он изготовлен. [1] Толщина стволов орудий из гомогенного чугуна достигла полезного предела примерно на половине калибра. Дополнительная толщина не принесла практической пользы, поскольку более высокое давление приводило к образованию трещин в канале ствола до того, как внешняя часть цилиндра успела отреагировать, и эти трещины распространялись наружу во время последующих выстрелов. [3]
К 1870-м годам технология получила широкое распространение. Трактат Клаверино 1876 года о «Сопротивлении полых цилиндров» был опубликован в Giornale d'Artiglieria . [4] Идея заключалась в том, чтобы придать внешним частям пистолета начальное напряжение, постепенно уменьшающееся к внутренней части, в то же время придавая внутренним частям нормальное состояние сжатия внешними цилиндрами и проволочными обмотками. [5] Теоретическая максимальная производительность была бы достигнута, если бы внутренний цилиндр, образующий нарезной канал ствола, сжимался до предела упругости окружающими элементами в состоянии покоя перед выстрелом и расширялся до предела упругости за счет внутреннего давления газа во время выстрела. [6]
Самый внутренний цилиндр, образующий патронник и нарезной канал ствола, называется трубкой или, в некоторых случаях, гильзой . Цилиндр второго слоя, называемый рубашкой, проходит назад за патронник и вмещает затвор . Куртка обычно выступает вперед через зоны наибольшего давления, через затвор отдачи и может доходить до дульного среза. Передняя часть ствола может быть сужена к дульному срезу, поскольку для снижения давления по мере приближения снаряда требуется меньшая сила. Эта коническая часть ствола называется погоней . В очень больших ружьях иногда используются более короткие внешние цилиндры, называемые обручами , когда производственные ограничения делают куртки полной длины непрактичными. Обручи перед слайдом называются обручами погони . [7] Куртка или передний обруч могут быть расширены наружу в виде колокола на морде для дополнительной прочности и уменьшения раскалывания, поскольку металл в этой точке не поддерживается на переднем конце. [8] Использовалось до четырех или пяти слоев или кольцевых рядов последовательно натянутых цилиндров. [9] Слои обозначаются в алфавитном порядке как трубка «А», окруженная обручем «В» и обручами, заключенная в ряд обручей «С», заключенная в ряд обручей «D» и т. д. Отдельные пяльцы внутри ряда обозначаются в алфавитном порядке. нумеруются от казенной части вперед как обруч B1, обруч B2, а затем обруч куртки C1, обруч C2 и т. д. [10] Последовательные соединения обручей обычно располагаются в шахматном порядке, и в отдельных рядах обручей используются соединения внахлестку , а не стык . минимизировать слабость мест соединения. Диаметр цилиндра можно изменять за счет механически обработанных буртиков , чтобы предотвратить продольное перемещение внутреннего цилиндра внутри внешнего цилиндра во время стрельбы. Расположение плеч также расположено в шахматном порядке, чтобы минимизировать слабость. [11]
После того, как трубка, рубашка и обручи были обработаны до соответствующих размеров, рубашка осторожно нагревается примерно до 400 градусов Цельсия (800 градусов по Фаренгейту) в вертикальной воздушной печи, чтобы тепловое расширение позволило опустить холодную трубку на место. Когда рубашка находится на месте, она охлаждается, образуя натяжную термоусадочную посадку на трубке. Затем следующий обруч (B2 или C1) нагревается таким же образом, чтобы собранную трубку A и оболочку B1 можно было опустить в положение для последующей термоусадочной посадки. Собранный блок можно обработать перед установкой нового обруча. Процесс продолжается, поскольку оставшиеся трубы последовательно нагреваются и охлаждаются на сборном блоке до тех пор, пока все элементы не будут собраны. [12] Когда вместо обруча используется намотка натянутой проволоки , проволока обычно покрывается внешним натянутым цилиндром, также называемым оболочкой .
Горящие пороховые газы расплавляют часть канала ствола каждый раз при выстреле. Этот расплавленный металл окисляется или выдувается из дульного среза до тех пор, пока ствол не подвергается эрозии до такой степени, что разброс снарядов становится неприемлемым. После выстрела нескольких сотен снарядов ружье можно отремонтировать, рассверлив внутреннюю часть и вставив новую гильзу в качестве внутреннего цилиндра. Внешние цилиндры нагреваются как единое целое примерно до 200 градусов по Цельсию (400 градусов по Фаренгейту), чтобы можно было вставить новую гильзу, а после установки гильза растачивается и нарезается. Новый гильза может быть расточена под другой диаметр снаряда, чем тот, который использовался в исходном пистолете. Вкладыши могут быть цилиндрическими или коническими. Конические гильзы сужаются к дульному срезу для облегчения снятия с казенной части и ограничения сползания вперед во время стрельбы. Конические гильзы можно снять путем водяного охлаждения гильз после повторного нагрева ствола, а цилиндрические гильзы необходимо расточить. [13]
С устареванием очень крупных орудий после Второй мировой войны развитие металлургии стимулировало использование моноблочной (цельной) конструкции для послевоенных орудий среднего калибра. В процедуре, называемой автофреттажем , расточенная трубка моноблока заполняется гидравлической жидкостью под давлением, превышающим давление, которое готовое ружье будет испытывать во время стрельбы. После сброса гидравлического давления внутренний диаметр трубы моноблока увеличится примерно на 6%. Внешняя часть готового моноблока восстанавливается примерно до своего первоначального диаметра и оказывает сжимающее усилие на внутреннюю часть, аналогично отдельным цилиндрам сборного пистолета. [14]