1) За ступенем автоматизації:

а) автоматичні, при яких усі операції з виконання пострілу відбуваються за рахунок енергії порохових газів. Застосовуються в гарматах з високою скорострільністю, в основному, малого і середнього калібрів;

б) напівавтоматичні, при яких у затворі частина операцій з проведення пострілу здійснюється вручну, а частина - автоматично. Застосовуються в сучасних гарматах;

в) неавтоматичні, при яких всі операції з виробництва пострілу здійснюються вручну. Застосовуються в гарматах крупного калібру з невисокою скорострільністю.

2) За типом замикаючої ланки:

а) клинові затвори, замикаючою деталлю яких є клин. Вони бувають з вертикальним і горизонтальним переміщенням клина в казеннику, при цьому затвори відкриваються – закриваються «вниз» - «вгору»; «вправо» - «вліво»;

Рис.18 . Клинові затвори:

а) – вертикальний; б) – горизонтальний;

1 – казенник; 2 – клин

б) поршневі затвори, замикаючою деталлю яких є поршень. Такі затвори відкриваються «вгору», «вправо», «вліво» на кут до 75.

Рис. 19. Поршневий затвор для гільзового заряджання:

1 – поршень; 2 – рукоятка; 3 - гніздо

3) За способом обтюрації порохових газів:

а) гільзова – роль обтюратора виконує гільза;

б) безгільзова – роль обтюратора виконує спеціальний пристрій.

Затвори розташовуються в спеціальних вирізах у казеннику і після заряджання комори щільно і міцно закривають ствол з казенної частини.

2. Принцип будови та дії клинового затвора

Клиновий затвор призначений для надійного замикання каналу ствола при пострілі.

Рис. 20. Механізм відкривання і закривання клинового затвору і дія напівавтоматики при відкаті:

1 – пружина; 2 – стакан; 3 – рукоятка; 4 – ричаг ручного закривання клина; 5 – кулачок; 6 – кривошип; 7 – вісь кривошипа; 8 – стопор осі кривошипа; 9 – клин

Клиновий затвор складається з:

• клина;

• кривошипа (1 або 2) з віссю і рукояткою відкриття.

Основною деталлю клинового затвора, що сприймає зусилля відкоту, є клин.

Рис. 21. Схема клинового затвора:

а – задня опорна поверхня; б – упори; в – отвір стріляючого механізму; г – паз; д – лоток; е – дзеркало клина; к - пази

Клин має форму чотиригранної призми, передня грань якої виконується перпендикулярною до осі каналу ствола. Верхня і нижня грані клина паралельні осі каналу ствола, задня грань має незначний нахил до передньої грані (120-140).

Така конструкція клина забезпечує при русі його в гнізді казенника остаточне досилання гільзи при заряджанні і майже повністю виключає сили тертя між клином і гільзою при відкритті затвора, а також полегшує відкриття і закриття затвора.

У клині, в його верхній частині, є напівкруглий виріз для проходу гільзи при досиланні її в канал ствола. Це дозволяє збільшити довжину клина без збільшення його шляху при відкритті і забезпечити більш стійкий рух клина в гнізді казенника.

На передній поверхні клина є місця, які якнайбільше зношуються. Це виступи, які ударяють по плечах екстрактора, і виступи, за які зачіпляються лапки екстрактора при утриманні клина у відкритому положенні. Для збільшення часу життя клина в цих місцях робляться спеціальні вкладиші.

Для захищення клина від порохових газів, що прориваються через втулку капсуля, до передньої поверхні клина прикріпляється на гвинтах сталева загартована плитка, звана “дзеркалом” затвора. Розміри її відповідають діаметру дна гільзи.

В центрі дзеркала є отвір, вісь якого співпадає з віссю капсульної втулки гільзи. Цей отвір є продовженням внутрішнього циліндрового вирізу в клині, в якому розміщується ударно-спусковий механізм.

У середній частині бічних граней клина є фігурні вирізи, по яких ковзають кривошипи механізму відкриття і закриття затвора.

Як правило, клинові затвори встановлюються на гарматах малого і середнього калібрів, що мають роздільно-гільзове і унітарне заряджання.

Кривошип призначений для переміщення клина при відкритті і закритті затвора і служить замикаючою ланкою механізму.

Кривошип, повертаючись разом із віссю, тисне на фігурний виріз клина і переміщає його вертикально або горизонтально в гнізді казенника. Оскільки задня грань нахилена до дзеркала під кутом 120 - 140, рух клина відбувається не тільки вертикально або горизонтально, але і дещо вперед. При цьому клин передньою гранню досилає гільзу в камору, займаючи певне положення, запирає канал ствола. Кривошип не дає можливості переміщатися клину в зворотному напрямі. Кривошипи (1-2 шт) насаджені на шліци осі, яка розміщується в нижній задній частині казенника. На цій же осі на її правому торці укріплена рукоятка відкриття затвора вручну.

При розрахунку клина на міцність він розглядається як балка, вільнолежача на двох опорах, і навантажена рівномірно розподіленим навантаженням, довжиною l = D_ДП, шириною b=D_ДН, де D_ДН - діаметр камори у казенного зрізу.

Висота клина розраховується за формулою

h = 0,77 D_ДН ,

де: _n- допустима напруга на вигин матеріалу клина.

Розглянемо сили, діючі на клин.

При пострілі тиск порохових газів впливає через гільзу на передню грань клина і створює зусилля, яке передається через задню грань клина казеннику і направлене по осі каналу ствола. Це зусилля Рдн можна розкласти на дві складові:

нормальну Р_N = Р_дн cos  і дотичну Р_кл = Р_дн sin .

Викиданню клина з гнізда протидіє сила тертя F_тр,_. направлена вгору: F_тр.= Р_N f, де f – коефіцієнт тертя між матеріалом клина і казенника.

Самовідкрив затвора при пострілі неможливий оскільки F_тр. Р_кл (щоб виключити самовідкрив) або Р_дн cos   Р_дн sin , звідки f  tg . Коефіцієнт тертя f для сталевих поверхонь 0,08 - 0,1, отже   (4 - 6) , виконують   (1- 2)  у сучасних гармат. Для надійного замикання каналу ствола необхідно виключити переміщення клина під дією на нього сил при пострілі, тобто для цього слід забезпечити умови самогальмування клина і мати замикаючу ланку в механізмі. Провівши ряд математичних обчислень, виводиться наступне рівняння:

= 2 f,

де f – коефіцієнт тертя;  - кут нахилу задньої грані.

Це рівняння є умовою самогальмування клина, тобто клин буде самогальмуючим, якщо кут нахилу його задньої грані  буде менше подвоєного значення коефіцієнта тертя f.

Величина коефіцієнта тертя f залежить від:

• полягання дотичних поверхонь;

• властивостей і якості мастила, яке вживають;

• умов експлуатації;

• кількості мастила на опорних поверхнях.

Нижня межа кута  обмежується зростанням зусилля необхідного для відкриття і закриття клина, а верхня – трудністю забезпечення умови самогальмування.

Умови самогальмування для  = 0,023 і f = 0,009 не виконуються. Тому гармата з сильно змазаним клином не допускаються до стрільби.

Умови самогальмування недостатньо для надійного замикання каналу ствола клина з наступних причин:

• у сучасних гарматах закриття клина відбувається з великими швидкостями, при яких через відскок клина можливе мимовільне відмикання затвора;

• в процесі експлуатації можливі випадки порушення умови самогальмування клина через сильну змазку опорних поверхонь.

У замикаючому механізмі для забезпечення надійного замикання окрім самогальмування клина передбачена замикаюча ланка, що виключає самовільне відкривання каналу ствола в разі порушення умови самогальмування клина. Такою ланкою є кривошип.

У клинових затворах залежно від положення сили діючої на кривошип з боку клина R_N, розрізняють 3 схеми положення центру кривизни паза.

В першій схемі – центр кривизни паза лежить ліворуч від осі кривошипа і напрям дії сили R_N проходить ліворуч осі обертання кривошипа, а момент від сили, діючої на кривошип, перешкоджатиме опусканню клина. В цьому випадку кривошип прагне обернутися проти ходу годинникової стрілки, а сила тертя, прикладена до нього, буде направлена в протилежну сторону. При цьому розглядається залежність:

₀   - ₃,

де ₀ – кут між радіусом кривошипа і вертикальною площиною;

 - кут між нормаллю до поверхні дугового паза в точці дотику кривошипа і вертикальною площиною;

₃ – кут тертя.

Для надійного замикання початковий кут установки кривошипа повинен бути менше різниці кута нахилу нормалі дугового паза в точці дотику ролика кривошипа і кута тертя. Замикання клина буде тим надійніше, чим менше коефіцієнт тертя між роликом і клином. При такій схемі затрудняється відкриття затвора. Ця схема забезпечує хорошу надійність закривання ствола.

Друга схема - центр кривизни паза лежить правіше осі обертання кривошипа. При цьому сила викликає поворот кривошипа у бік відкриття клина. Сила тертя при цьому перешкоджає відкриттю клина. В цьому випадку залежність має вигляд:

₀   + ₃.

Для надійного замикання початковий кут установки кривошипа ₀ повинен бути менше суми кута нахилу нормалі дугового паза в точці дотику ролика кривошипа  і кута тертя ₃.

Замикання клина буде тим надійніше, чим більше коефіцієнт тертя. Тому доцільно при такій схемі розташування центру кривизни паза ролик кривошипа замінити на шпильку, тобто тертя качання замінити ковзанням.

Клин, що має таку схему, легко відкривається, але не забезпечує надійність замикання, тому в конструкції таких механізмів необхідно мати стопорний пристрій, який перешкоджає повороту кривошипа, можливо використовувати пружину закриваючого механізму.

У третій схемі конструкції кривошипа вектор сили R_N проходить через вісь обертання кривошипа, а напрям сили Fк залежить від напряму руху кривошипа. При такій схемі паза затвор легко відкривається і надійно закривається, оскільки сила R_N не створює моменту ні на відкриття, ні на закриття. В умовах виробництва одержати дану схему в чистому вигляді через допуски на виготовлення дуже важко.

Ударний механізм призначений для виконання пострілу і служить для розбивання ударного складу засобів запалювання

(капсульних втулок, капсулів, ударних запалювальних трубок).

Рис. 22. Стріляючий механізм ударної дії:

1 – пружина; 2 – ударник; 3 – ричаг взводу; 4 – кришка; 5 – бойок; 6 – ричажна система

Спусковий механізм призначений для приведення в дію ударного механізму.

Сукупність ударного і спускового механізмів називається стріляючим пристосуванням.

Вони можуть бути зібрані в єдиний механізм або виконані окремими механізмами, зібраними в корпусі замикаючого механізму – клина.

За типом ударні механізми можуть бути такими:

• що зводяться при відкритті клинового затвора;

• що зводяться за допомогою спускового механізму;

• ручної дії;

• механічної дії.

Незалежно від конструкції ударних механізмів до них пред'являються наступні основні вимоги:

• надійна дія ударника по засобам запалювання, але без пробиття їх;

• достатня живучість бойка;

• зручність експлуатації (легкість розбирання, складання, ремонту).

Надійність дії ударника залежить від запасу кінетичної енергії, якою він має у момент зіткнення і визначається за формулою:

А_у=  = ,

де  = ККД механізму ( 0,9);

F₀- сила попереднього підтискання пружини ( 300-350 Н);

F_ - сила пружини при зведеному ударнику (m F₀);

m – ступінь стиснення пружини ( 1,7-2);

 - робочий хід ударника ( 10-15 мм);

m_у- маса ударника;

m_п – маса пружини;

V_у -швидкість ударника

Практично приймається:

• для латунних втулок капсулів А_уб = 3,5 - 4,0 Нм;

• для сталевих втулок капсулів А_у = 7 - 12 Нм.

Нижня межа береться за умови надійності спрацьовування втулки капсуля, а верхня–за умови виключення її пробиваємості.

Швидкість ударника V_у приймається:

• для латунних втулок капсулів - 5-7 м/с;

• для сталевих втулок капсулів - 10-12 м/с.

Жорсткість пружини С визначається за формулою:

С=

Діаметр бойка d_б береться таким, щоб площа поперечного перетину отвору для його виходу в дзеркалі клина або поршня не викликала вибивання пробки у втулці капсуля під дією тиску порохових газів і звичайно приймається d_б = 3-3,5 мм.

Зусилля на ручному спуску - 20- 40 Н.

Переваги клинових затворів:

1.Простота пристрою.

2.Легкість відкриття і закриття.

3.Виключено заклинювання затвора.

4.Виключення можливості затискання руки зарядного між затвором і казенним зрізом ствола.

5.Простота автоматизації.

Недоліки:

1.Відносно велика маса.

2.Важко здійснити надійну обтюрацію при картузному заряджанні.