1.3 Принцип будови стволів

Cтвол призначений для метання снаряда в певному напрямі з заданою початковою швидкістю поступального руху і надання снаряду обертального руху, що забезпечує його стійкість під час польоту. У стволі відбувається процес перетворення хімічної енергії порохового заряду в кінетичну енергію снаряда.

Ствол являється основною частиною гармати і представляє собою порожню всередині товстостінну трубу змінного поперечного перерізу по довжині, що зменшується до дульного зрізу, виготовлену зі сталі підвищеної міцності. В стволі роз-різняють: передню (дульну) частину, і задню – казенну (рис. 7.). Дульна частина, що закінчується передньою площиною, перпендикулярною осі каналу ствола, називається дульним зрізом. Крайня задня площина казенної частини називається казенним зрізом. Відстань від площини дульного зрізу до площини казенного зрізу називається довжиною ствола і вимірюється в калібрах. В нижній частині труби маються пази, в яких закріплюються захвати для з'єднання ствола з люлькою.

Осьовий отвір труби називається каналом ствола. Канал ствола поділяється на патронник і нарізну частину. Якщо дивитися з боку казенної частини, нарізи ідуть зліва вверх направо, придаючи снаряду обертання по часовій стрільці. Окрім придання снаряду обертального руху та забезпечення його стійкості в польоті нарізи виконують ще одну важливу задачу. В задній частині кожного снаряда плотно запресований мідний ободок, який називається ведучим пояском. Діаметр цього пояска дещо перевищує внутрішній діаметр ствола, виміряний між виступаючими полями нарізів. Під час руху снаряда під дією порохових газів ведучий поясок плотно врізається в нарізи, в результаті чого усувається прорив порохових газів і, як наслідок, втрата могутності пострілу.

Патронник служить для розміщення гільзи з пороховим зарядом.

На казену частину ствола нагвинчується казенник для кріплення запираючого пристрою , називаємого затвором, а також для кріплення ствола з противідкотними пристроями за допомогою спеціальних приливів.

Для підвищення міцності ствола, особливо у гармат крупного калібру, застосовують різні способи скріплення.

Канал ствола артилерійської гармати – внутрішня порожнина ствола артилерійської гармати, що включає спрямовуючу і коморну частини та обмежена казенником і дульними зрізами ствола.

Стінки ствола мають товщину, залежну від величини тиску.

Передній торець ствола називається дульним зрізом, а задній – казенним зрізом ствола артилерійської гармати.

Відстань по геометричній осі направляючої частини каналу ствола артилерійської гармати між казенним і дульним зрізами називається довжиною каналу ствола гармати (L_ств = 50 -58).

Канал ствола після заряджання і під час пострілу з казенної частини закривається затвором.

Направляюча частина каналу ствола призначена для напряму снаряда при його поступальному русі по осі каналу ствола.

Ведуча частина каналу призначена для напряму польоту снаряда і для надання йому необхідної поступальної швидкості залежно від заряду.

Ведучі частини бувають гладкостінними і нарізними.

Гладкостінна ведуча частина каналу є циліндровим отвіром рівного діаметру і призначається для напрямляючого руху снаряда, стабілізація якого у польоті на траєкторії здійснюється аеродинамічним способом.

Нарізні ведучі частини, окрім надання снаряду поступального руху, додають йому і обертальний рух, оскільки в його стінках зроблені гвинтові поглиблення – нарізи.

Рис. 7. Поперечний розріз ствола

Нарізна ведуча частина забезпечує краще центрування снаряда і більш надійну обтюрацію порохових газів між снарядом і стінками ствола. Але разом з тим такі ведучі частини зменшують живучість ствола зі зростанням потужності гармати і обмежують потужність дії снаряда в ланцюзі, оскільки через ускладнення забезпечення стійкості польоту його довжину роблять не більше 5,5 клб.

Наріз характеризується крутизною, профілем і глибиною нарізки.

Рис. 8. Схема розгортки внутрішньої поверхні нарізної частини ствола:

А – нарізка постійної крутизни; Б – нарізка прогресивної крутизни; В – нарізка постійно – прогресивної крутизни

Крутизна нарізки визначається кутом нахилу нарізу  – кутом, укладеним між дотичною до нарізу і ведучою твірної частини каналу ствола.

Наріз робиться з кутом  = 5 – 15 .

У сучасних стволах застосовується наріз постійної і змінної крутизни.

Наріз постійної крутизни має = const – по всій довжині ствола.

Наріз прогресивної крутизни має кут нахилу , що збільшується до дульної частини.

Іноді в стволах може застосовуватися наріз змішаної крутизни, в якій є ділянка прогресивної і постійної крутизни.

Крутизну нарізу, окрім кута нахилу , характеризує ще довжина ходу нарізу.

Довжина ходу нарізу –– це відстань по осі каналу ствола, на якій наріз з постійним кутом нахилу  робить один оберт. Довжина ходу нарізу  вимірюється в клб, тобто

 = ln / d; ln =

ln – довжина ходу нарізу;

d – калібр ствола

Звідси  = .

Для нарізу постійної крутизни довжина ходу нарізу – величина постійна по всій довжині ведучої частини.

Для нарізу прогресивної крутизни довжини ходу нарізу в кожній точці буде своя, оскільки кут  по довжині ствола безперервно змінюється. Тому для характеристики нарізу прогресивної крутизни часто користуються початковою ₀ і дульною _д довжинами ходу нарізу.

При виборі крутизни нарізу виходять з виконання двох суперечливих вимог:

– забезпечення міцності ведучого пояска;

– забезпечення стійкості снаряда у польоті.

Для виключення зриву ведучого поясочка з нарізу крутиз-ну їх слід робити якомога менше, а для покращення стійкості польоту снаряда крутизну нарізу необхідно збільшувати.

Вважається, що міцність ведучого поясочка забезпечу-ється, якщо кут нахилу нарізу   7 – наріз виконується постійної крутизни. Для забезпечення міцності ведучого поясочка снаряда при   7 роблять прогресивну нарізку. Зазвичай, цей вид нарізки застосовують у стволах середнього і крупного калібрів з невеликими початковими швидкостями снарядів.

Рис. 9. Нарізна частина ствола

Форма нарізу в поперечному перетині може бути різною, але незалежно від цього наріз має наступні елементи:

– дно нарізу – це поверхня гвинтового поглиблення;

– грані нарізу – це стінки нарізки.

Грань нарізу, що безпосередньо штовхає снаряд у напрямі обертання, називається бойовою, а протилежна його грань називається холостою:

– поля – виступи, утворювані гранями нарізу;

– глибина нарізу t визначається напіврізницею діаметрів по дну і по полю нарізу

t = ;

– ширина нарізу а - це відстань по прямій ( в площині перетину, перпендикулярної осі каналу ствола) між гранями, що обмежують один наріз;

– ширина поля b – це відстань по прямій між сусідніми гранями нарізу.

У сучасних гарматах найбільш поширений наріз прямо-кутної форми, тобто такий наріз, грані якого паралельні радіусу, проведеному через середину дна нарізу.

Наріз прямокутної форми більш простий у виготовленні, хоча вони не зовсім раціональні, оскільки при русі снаряда між гранями нарізу і виступами ведучого поясочка утворюються зазори, в які прориваються порохові гази, що приводить до ерозійного руйнування стінок. Для усунення цього недоліку наріз іноді роблять таким, що він зменшується до дульної частини по ширині і глибині. Такий наріз називається нарізом зі зростаючим форсуванням. Ширина нарізу визначається з умови рівноміцності виступів ведучого поясочка і полів каналу ствола.

Якщо ведучий поясочок виготовлений з міді, міцність якої в 1,5 -2,5 раза менше міцності матеріалу ствола, то ширина нарізу робиться в 1,5 - 2,5 раза більше ширини поля, тобто

= 1,5- 2,5.

Число нарізів в каналі ствола n = ,

де а+b = (10-15) мм, n округляється до числа, кратного 4.

Глибина нарізу t вибирається залежно від V₀:

– для гармат з V₀  800 м/с t = (0,01-0,015)d;

– для гармат з V₀  800 м/с t = (0,015 – 0,04)d.

Наріз з t = 0,01 d – називається нормальним або 1%,

з t = 0,015 d–поглибленим, з t = (0,02 – 0,04) d–глибоким, або 2%.

Збільшення глибини нарізу підвищує живучість ствола, але при цьому дещо зменшує Д_стр. Для збільшення міцності нарізки і для полегшення чищення каналу ствола кути нарізу і полів закругляють.

Нарізна ведуча частина зєднана з коморою зєднуючим конусом. Приблизно на 2/3 його довжини зроблений наріз, глибина якого поступово збільшується і досягає повної величини після закінчення конусності. Наріз повинен починатися в одному перетині перпендикулярно осі каналу ствола. Це забезпечує повне перекриття каналу ведучим пояском, що виключає прорив газів і одночасний розмив внутрішньої поверхні ствола. Отвір труби називається каналом, який ділиться на комору і ведучу (нарізну, гладку) частину.

Камора призначена для розміщення заряду і запояскової частини снаряда, запалювання і горіння порохового заряду.

Рис.10. Типи гарматних камор:

а – для унітарного; б – роздільно – гільзового;

в – картузного заряджання

Побудова камори залежить від способу заряджання.

Для пострілів унітарного заряджання камора має форму, відповідну формі гільзи, і складається, як правило, з основного, перехідного, зєднуючого конусів і циліндричної частини. Іноді така камора називається патронником.

Конусність основного конуса І виконується в межах 1/60 – 1/120.

Перехідного ІІ і зєднуючого ІV – в межах 1/10 – 1/20.

Конічна форма камори необхідна для полегшення заряд-жання гармати і екстрактування гільзи.

Циліндрична частина камори ІІІ робиться довше за дульце гільзи на ширину ведучого пояска снаряда, щоб він помістився між початком нарізу і переднім зрізом дульця.

Камора для пострілів роздільно–гільзового заряджання може складатися з основного І і перехідного ІV конусів.

Відповідно конусність їх виконується в межах 1/75 – 1/120; 1/10 – 1/20.

У основному конусі розміщається гільза. Щоб гільза упира-лася фланцем у казенний зріз труби, довжина її робиться меньше довжини основного конуса. Зєднуючий конус V призначений для з'єднання камори з ведучою частиною каналу і служить для заклинювання снаряда при заряджанні і для полегшення врізування ведучого пояска при пострілі.

Камора для пострілів роздільного картузного заряджання сучасних гармат складається з обтюрируючого VІ, перехідного ІV, зєднуючого V конусів і циліндричної ІІІ частини.

Обтюрируючий конус призначений для підтискання до нього пластичного обтюратора затвора і виконується з конусністю 1/2- 1/1,7.

Циліндрична частина призначена для розміщення картуза зі зарядом.

Перехідний конус полегшує заряджання гармат, виклю-чаючи утикання снаряда, і виконується з конусністю 1/10 – 1/20.