Продолжение цикла статей из жж Андрея Фирсова.
Текст Анатолия Сорокина
Техническое рассмотрение 107-мм пушки М-60 начнём с её ствольной группы, попросту ствола. Для начала несколько выдержек из краткого руководства службы издания 1941 года:
Ствол состоит из свободной трубы, кожуха и казённика. Затвор поршневой, шнейдеровского типа. Масса ствола с затвором около 1300 кг.
…
Труба соединяется с кожухом свободно (без натяжения) и в случае износа может быть заменена другой.
…
Нарезная часть трубы имеет 40 нарезов постоянной крутизны, идущих слева вверх направо. Длина хода нарезов 25 калибров. Угол наклона нарезов – 7 градусов 10 минут.
…
Кожух служит для соединения частей ствола (трубы, казённика, захватов). К наружной поверхности кожуха с обеих сторон приварены захваты: передний и задний, в которые впрессованы и закреплены заклёпками и винтами бронзовые полозки. Этими полозками ствол накладывается на направляющие люльки и скользит по ним при выстреле.
…
Казённик служит для помещения в нём затвора и для соединения ствола с тормозом отката и накатником.
…
Затвор состоит из следующих механизмов: запирающего, ударного, выбрасывающего, предохранительного, облегчения заряжания и удержания гильзы.
…
Наибольшее давление в стволе: 2650 кгс/кв.см
Объём зарядной каморы: 6,660 куб.дм
Длина ствола: 4605 мм
Длина нарезной части: 3680 мм
Масса ствола с затвором: 1360,9 кг
Масса затвора: 33,9 кг
Калибр: 106,68 мм
И немножечко иллюстраций из краткого руководства службы системы. Автор приносит свои извинения за их качество, пока недоступно продвинутое программное обеспечение, с помощью которого можно устранить геометрические искажения, возникающие при пересъёмке служебной литературы, а также выровнять освещённость изображения.
Продольный разрез ствола 107-мм пушки М-60
Поперечный разрез ствола 107-мм пушки М-60
Продольный разрез казённика 107-мм пушки М-60
Поршневой затвор 107-мм пушки М-60
Поршневой затвор 107-мм пушки М-60 в разрезе. Показано устройство его ударного механизма, размещаемого в поршне
Немного физического «душнилова»: автор заменил в выдержках из руководства службы слово «вес» на слово «масса» для более современной и точной точки зрения на эти величины. В годы Великой Отечественной войны и некоторое время после неё, до введения международной системы единиц измерения СИ, главенствующей в технике характеристикой инертности того или иного предмета была не его масса, а пропорциональная ей сила веса, кратко называемая просто весом. Коэффициентом пропорциональности между весом и массой является ускорение свободного падения, около 9,8 метров на секунду в квадрате. Единицей измерения веса был тот же килограмм; сила с которой та самая парижская гиря из сплава драгметаллов, эталон массы, действует на опору где-то в средних широтах Земли.
Но ускорение свободного падения, ввиду отличия формы Земли от сферической, неодинаково в разных точках её поверхности. На полюсе оно меньше (9,78 м/с2), на экваторе больше (9,82 м/с2). В результате сила веса и связанные с ней вещи, например усилие на крюк тягача, давление на грунт, сопротивление движению и т. п., отличаются для 107-мм пушек М-60, находящихся на Земле Франца-Иосифа и в Кушке. На очень малую величину, но всё же. Применительно к конструкции артиллерийского орудия этим можно пренебречь, но возможность на Севере взять несколько лишних десятков килограмм топлива на борт самолёта без риска поломать его шасси – это уже что-то. Поэтому с принятием системы СИ в служебной литературе для более поздних чем 107-мм пушка М-60 артиллерийских систем характеристику «вес» заменили массой. А для того, чтобы различать «старый» килограмм применительно к весу и не путать его с основной единицей измерения массы, его начали обозначать как кГ или кгс (килограмм-сила). На этом с экскурсом в физику закончим и вернёмся к стволу рассматриваемого орудия.
По технологии изготовления ствол 107-мм пушки М-60 «почти моноблок». Кожух не участвует в восприятии нагрузок от выстрела и требуется для соединения трубы ствола с казёнником, штоками противооткатных устройств, также для установки всей ствольной группы в сборе на направляющие люльки. Можно ли было в перспективе сделать ствол настоящим моноблоком, например как у 122-мм пушки обр. 1931/37 гг. (А-19)? Трудно сказать, так как эти орудия сильно различаются в плане того, посредством чего ствольная группа устанавливается на люльку желобообразного типа. У пушки А-19 ствол с натяжением охватывают кольцеобразные захваты с приливами в нижней их части, в этих приливах расположены бронзовые полозки, которыми ствольная группа в сборе накладывается на направляющие люльки. При таком устройстве орудия нет разницы, какой ствол цилиндрической формы «зажат» в захватах: хоть моноблок, хоть со свободной трубой, хоть вообще скреплённый.
А вот у пушки М-60 захваты не охватывают ствольную группу целиком, они крепятся к нижней части её кожуха. Представим себя на месте конструктора, которому надо заменить такое устройство ствола со свободной трубой и кожухом с захватами на моноблочное. Что для этого нужно? Всего лишь отлить заготовку для ствола с готовыми приливами в нижней части для последующей обработки с установкой в них полозков. Только при этом такая заготовка потеряет цилиндрически-симметричную форму, что сразу же вызовет целый ворох технологических проблем. Во-первых, обеспечить качественную отливку с такой геометрией уже сложнее, чем просто цилиндрической заготовки. Во-вторых, обрабатывать её также не станет проще: вместо выделки компактного и не особо массивного кожуха придётся оперировать с длинной и увесистой, под 1,4 тонны, трубой. А ведь преимуществом ствола-моноблока считается именно технологичность в производстве, а при устройстве ствольной группы 107-мм пушки М-60 переход к этому варианту порождает определённые проблемы, которых нет у 122-мм пушки А-19. Что свидетельствует о том, что разработчики первого орудия как минимум не уделили должного внимания такой перспективе.
Вообще же, использование кожуха требует шлифования некоторых участков его внутренней цилиндрической или цилиндро-конической поверхности и соответствующих им участков наружной поверхности свободной трубы, где они будут соприкасаться друг с другом, что тоже не слишком-то хорошая вещь с точки зрения технолога на производстве. Уже возрастные 122-мм пушку А-19 и 152-мм гаубицу-пушку МЛ-20 удалось от такого избавить введением стволов-моноблоков вместо стволов со свободной трубой, а вот для 107-мм пушки М-60 подобная операция как минимум проблематична. Ещё один аргумент в пользу того, что в кризисных условиях 1941 года на Мотовилихинском заводе и надо было организовывать валовое производство куда более дорогой и ресурсоёмкой 122-мм пушки обр. 1931/37 гг. Также упомянутое обстоятельство неплохо объясняет ход конструкторской мысли у сотрудников Ф. Ф. Петрова при разработке танковых и полевых орудий, который привёл к разрботке и использованию ими люльки обойменного типа, охватывающей ствол: тут не нужны приливы на трубе-моноблоке под захваты или что-либо ещё, все «несимметричные» элементы монтируются на казённике и люльке, а ствол-моноблок остаётся именно что цилиндрической трубой, удобной и технологичной в изготовлении. Это воплотилось в устройстве серийных танковых пушек Д-5 и Д-25, полевой Д-44 и с тех пор такое техническое решение прочно вошло в арсенал отечественной артиллерийской конструкторской школы.
Внутреннее устройство ствола 107-мм пушки М-60 также достойно внимательного рассмотрения. С одной стороны, мы видим продолжение «родословной старой тётушки мадам Шнейдер» – 107-мм пушки обр.1910/30 гг. Напомним, что это орудие есть модернизация принятой на вооружении ещё Русской Императорской Армии 42-лин тяжёлой полевой пушки системы Шнейдера обр. 1910 г. Применительно к параметрам канала ствола усовершенствованный вариант от первоначального отличается лишь несколько укороченной нарезной частью в пользу удлинения каморной, чтобы в последней могла без проблем разместиться длинная запоясковая часть новой осколочно-фугасной гранаты ОФ-420 дальнобойной формы без риска детонационно-подобного сгорания метательного заряда при выстреле из-за недостатка свободного пространства для образующихся пороховых газов. А так всё одинаково: постоянная крутизна нарезки с длиной хода нарезов в 25 калибров, всего в стволе 107-мм пушки обр. 1910/30 гг. 32 нареза глубиной 2 мм (т. е. по «натовскому» «донному» определению калибра она была бы 109-мм орудием – у нас калибр считается как два радиуса от оси канала ствола до поля нареза).
У 107-мм пушки М-60 при той же осколочно-фугасной гранате ОФ-420 нарезов уже 40, а не 32, соответственно по сравнению с модернизированной 42-лин «мадам Шнейдер» уменьшилась ширины полей и доньев нарезов. Оно и понятно: более длинный ствол с возросшей начальной скоростью снаряда приводит к возрастанию нагрузок на ведущий поясок снаряда и на боевую грань нареза до чрезмерных при сохранении старой геометрии нарезной части орудия. Добавление восьми дополнительных нарезов позволило снизить эти нагрузки и исключить как разрушение ведущего пояска, так и повышенный износ боевых граней нарезов. Из-за отсутствия в кратком руководстве службы 107-мм пушки М-60 данных о глубине нарезов пока неясно, осталась ли их величина той же или была немного изменена. В этом вопросе возможны варианты, так как у «руссо-советско-однокалиберных» 152-мм гаубицы-пушки обр. 1937 г. и 152-мм гаубицы обр. 1909/30 гг., из которых можно было без проблем стрелять снарядами ОФ-530 и Г-530, глубины нарезов отличались (1,5 мм и 1,27 мм соответственно). Деформируемость ведущего пояска при выстреле позволяла подобное при не слишком-то сильно различающейся глубине нарезов. Интересно, что с НАТОвской точки зрения, где калибр измеряется не по полям, а по доньям нарезов эти две системы были разнокалиберными: 155,4 мм для «howitzer-gun M1937» и 154,94 мм для «howitzer M1909/30».
Так что месье Шнейдеру (младшему, ибо его отец и дядя, основатели фирмы, к тому моменту давно уже умерли) не нужно было особо уж трудиться при переделке нашей 6-дм гаубицы обр. 1909 г. в 155-мм гаубицу имени себя mle 1915 для проспавшей предвоенную подготовку французской армии. Причём переделывалась не полевая гаубица обр. 1910 г., как утверждается практически везде, а именно крепостная 1909 г.: достаточно взглянуть на идентичную форму люльки у mle 1915 и русской системы обр.1909 г. Баллистически французская «наследница» была ещё более мощной, чем 6-дм крепостная «родоначальница», так что хилые лафет и противооткатные устройства нашей «полёвки» обр. 1910 г. (которые выполнили ближе по типу к 48-лин гаубице обр. 1910 г.) под такое не годились никоим образом. Ну и завершает шнейдеровскую тему затвор 107-мм пушки М-60, который, возможно по отдельным деталям даже был взаимозаменяем с затвором 107-мм пушки обр. 1910/30 гг. К сожалению, для нового орудия так и не успели издать полное руководство службы, где приводится подетальная роспись его компонент, узлов и сборок с индексами ГАУ, по которой можно сделать однозначные выводы об их совместимости. А в кратком руководстве службы эта информация отсутствует.
Однако как сборки в целом затворы 107-мм пушек обр. 1910/30 гг. и М-60 не взаимозаменяемы, поскольку у последней есть один механизм, отсутствующий у первой, а именно механизм взаимной замкнутости, который не даёт открыть затвор при ненадёжном соединении штока тормоза отката с казёнником. Такое устройство предохраняет орудие и расчёт от последствий выстрела при неправильном переводе оттянутого на походе ствола в боевое положение. Этот механизм, как дополнение к затвору «шнейдеровского типа», был введён отечественными разработчиками на 122-мм пушке обр. 1931 г., на которой впервые в отечественной практике ввели нераздельную возку системы с оттянутым стволом. Впоследствии механизм взаимной замкнутости перешёл на более поздние орудия других калибров, где применялось такое же техническое решение, включая и 107-мм пушку М-60.
Так что по ствольной группе никакого влияния купленной в протекторате Богемия и Моравия 105-мм пушки vz.36 не просматривается. Только дальнейшее развитие шнейдеровских идей своими силами. Хотя полуавтоматический клиновый затвор, конечно, был бы очень желателен: необходимость «тягать» увесистые раму и поршень при большом угле возвышения никуда не делась, хотя для 107-мм калибра по сравнению со 122-мм и тем более 152-мм усилий для того всё-таки требовалось меньше. Но даже к 1940 году наша промышленность пока ещё только подбиралась к освоению в валовом производстве клиновых затворов для сухопутных орудий калибром от 100 мм и выше. Поэтому, во избежание проблем, как и в случае со 122-мм гаубицей обр. 1938 г. (М-30), с которой у М-60 было достаточно много общего по техническим решениям, орудие получило освоенный в изготовлении и надёжный в эксплуатации, но не особо удобный для расчёта и в плане скорострельности «старый добрый» затвор шнейдеровского типа.
Так что на «шнейдеровской» волне вновь поминаем настроившего на неё отечественную конструкторскую школу генерал-инспектора русской артиллерии вел. кн. Сергея Михайловича Романова и … нет, не известную балерину, а министра финансов Российской Империи графа Коковцова Владимира Николаевича. Вот кто кулуарно и настоятельно советовал обратить внимание на продукцию французской военной промышленности, ибо «задолжали мы им сильно, мон шер!» Впрочем, как автор неоднократно упоминал в своих печатных публикациях по теме, у Сергея Михайловича было более чем достаточно объективных оснований выбрать для лицензионного освоения отечественной промышленностью именно продукцию фирмы «Шнейдер», за что русские и советские конструкторы, а также военные-артиллеристы не раз явно и неявно выражали ему благодарность. И как мы увидим позже, «сокровище мадам Шнейдер» «зарыто» не только в ствольной группе 107-мм пушки М-60, но и в некоторых сборках её лафета. Но перед этим стоит рассмотреть огневые возможности ствола этой артиллерийской системы, однако это уже тема следующей части.
107-мм пушка М-60 в экспозиции Военно-исторического музея артиллерии, инженерных войск и войск связи в г. Санкт-Петербурге
источник: https://afirsov.livejournal.com/1009478.html
Често попытался вникнуть. С мыслями «да зачем тебе, ты же вообще другим по жизни занимаешся, а командира батареи из тебя этот курс не сделает». Но попытался. Итак, поправьте меня, уважаемы коллеги, если не прав.
практическим путём получим, что, например, изменение прицела на «одну малость dA» при фиксированном угломере приводит к изменению координат dX центра области разрывов по оси Х на сколько-то «у.е» и на сколько-то «у.е.» dY по оси Y.
То есть, тупо увеличив дальность, мы получим не только изменение дальности, но и отклонение по углу, отличное от прежнего. Но тогда почему в финальном примере… этого не происходит?
В финальном примере указано, что «Цель – ДЗОТ врага удалён на 4000 м строго на север«, соответственно ствол (если начхать на малюсенькое отклонение для учёта деривации) смотрит вдоль оси Х и дальность совпадает с координатой по этой оси. Из-за этого и нет изменения координаты Y центра области разрывов при увеличении дальности стрельбы. Математически это значит, что частная производная ∂Fy/∂A равна нулю. Но в общем случае это не так. Например, ствол той же М-10 смотрит на северо-восток, буссоль 7-50, параметры стрельбы те же, что и в примере (заряд, удаление цели). Тут у нас, если взять и увеличить прицел на 1 тысячную (dA = 1), то смещение области разрывов по дальности возрастёт на 23 м, Но теперь ось Х не совпадает с линией огня. Последняя является биссектрисой прямого угла между осями X и Y, в таких условиях изменение dA приведёт к росту как координаты Х центра области разрывов на величину dX, так и к росту его координаты Y на величину dY. Из элементарной тригонометрии следует, что если угол между линией огня и направлением на север (т. е. осью Х, так у артиллеристов принято) равен альфа, то приращение изменение дальности стрельбы на dL ведёт к возрастанию координаты Х центра области разрывов на величину… Подробнее »
Интересен и вопрос о влиянии приращения дирекционного угла dB на изменения координат центра области разрывов X и Y. Для второго примера, когда М-10 стреляет на дальность L = 4000 м на северо-восток (буссоль 7-50), посмотрим, что будет, если прицел оставить неизменным, а угломер увеличить на 1 тысячную (буссоль 7-51, угол альфа между линией огня и осью Х — т. е. направлением на север равен 45 градусов 3,6 угл. минут). Тут тоже элементарная тригонометрия с синусами и косинусами: При буссоли 7-50 X0 = L*cos(альфа) = 4000*cos(45 градусов) = 2828 м Y0 = L*sin(альфа) = 4000*sin(45 градусов) = 2828 м При буссоли 7-51 X1 = L*cos(альфа) = 4000*cos(45 градусов 3,6 угл.мин.) = 2825,5 м Y1 = L*sin(альфа) = 4000*sin(45 градусов 3,6 угл.мин.) = 2831,4 м т. е. dX = X1-X0 = -2,5 метра, а dY = Y1-Y0 = 3,4 метра. Поскольку у нас dB равно единице, то этим величинам численно равны и производные: ∂Fх/∂B = -2,5 метра/тысячную ∂Fy/∂В = +3,4 метра/тысячную. И вместе со знанием ∂Fх/∂A и ∂Fy/∂A мы уже готовы к «реальной» корректировке огня. Пусть при стрельбе на северо-восток самолёт-корректировщик У-2 сообщил, что центр области разрывов лёг на 30 метров севернее и 40 метров восточнее нужной точки (явный перелёт и некоторое… Подробнее »
А чего у нас там с разогревом ствола? Холодный и нагретый ствол одинаково стреляет?
Если соблюдать предельный технический режим ведения огня, то нагрев ствола не будет влиять на дальность стрельбы и в таблицах стрельбы поправки на этот параметр нет (а предельный технический режим как раз приводится). Ну а если довести ствол до красного каления, то, естественно, он расширится, появятся микроотверстия между ведущим/обтюрирующим пояском снаряда и доньями нарезов/стенками канала (для нарезного/гладкого ствола), через которые будут прорываться пороховые газы, начальная скорость снаряда в итоге упадёт и дальность тоже, причём очень существенно.