Мадемуазель Шнейдер vs. фройляйн Крупп. Часть 5, противооткатная
Интересная статья из жж Андрея Фирсова.
Текст Анатолия Сорокина
После общего рассмотрения лафетов 48-лин полевых гаубиц Круппа и Шнейдера, имеет смысл остановиться более подробно на технических решениях, реализованных в некоторых их узлах, агрегатах и механизмах. В первую очередь это относится к противооткатным устройствам (сокращённо в дальнейшем ПОУ), которые являются вторым по своей важности компонентом артиллерийской системы после ствольной группы, начиная с конца XIX века. Ведь именно они определяют, сколько кинетической энергии откатных частей будет погашено в них и преобразовано в тепло. Соответственно, из оставшейся непогашенной в ПОУ доли этой энергии разработчик будет рассчитывать прочностные свойства станка или станков лафета орудия. Не менее важным является обеспечение плавности отката и наката ствольной группы, чтобы по минимуму сбивалась наводка после выстрела. Кроме того, правильно спроектированные ПОУ помогают минимизировать колебательно-вибрационные процессы, неизбежно возникающие в ствольной группе от ударного воздействия в процессе сгорания метательного заряда и движения снаряда в канале ствола. Тем самым ПОУ, наряду с прецизионными прицельными приспособлениями, способствуют повышению точности стрельбы.
У 48-лин гаубиц Круппа и Шнейдера ПОУ состоят из двух агрегатов: тормоза отката и наката (кратко называемым просто тормозом отката) и накатника.
Тормоз отката ответственен за частичную диссипацию (т. е. превращение в тепло) кинетической энергии откатных частей орудия для снижения динамических нагрузок на лафет при выстреле. Этот процесс обеспечивается пробрызгиванием через малые отверстия жидкости, вытесняемой при перемещении подвижных частей тормоза отката из занимаемого ей объёма в другой, свободный. При этом жидкость из-за своей несжимаемости нагревается и оказывает сопротивление движению ствольной группы. За счёт тщательно продуманного устройства этого агрегата (использования клапанов, переменных профилей его штока и веретена, разного числа отверстий, разных путей прохода жидкости при откате и накате) откатные части плавно тормозятся с переменным во времени замедлением в обеих фазах своего движения (т. е. в откате и в накате). При конструктивно похожем, но не идентичном исполнении тормоза отката в нём и у «шнейдеровской», и у «крупповской» гаубицы реализован описанный выше принцип.
Задача накатника – запасти в себе некоторую долю кинетической энергии откатных частей орудия, чтобы после выстрела за её счёт вернуть их в исходное положение. Понятно, что это достигается за счёт использования некоего упругого элемента, который оказывает небольшую помощь в торможении ствольной группы в фазе отката (он забирает в себя не более 25% от всей кинетической энергии откатных частей). Также накатник ответственен за удержание ствола орудия в исходном (т.е. крайнем переднем) положении до выстрела при любом угле возвышения. Здесь германские и французские разработчики пошли кардинально различными путями: первые использовали «простую и единственную» пружину, а вторые – сжатый воздух. Соответственно, у 48-лин гаубицы обр. 1909 г. накатник пружинный, а у 48-лин гаубицы обр. 1910 г. – гидропневматический. Перед тем, как рассмотреть все плюсы и минусы таких конструктивных решений, кратко остановимся на компоновке этих агрегатов ПОУ на обеих этих артиллерийских системах.
Противооткатные устройства 48-лин полевой гаубицы системы Круппа обр. 1909 г. в разрезе, вид сбоку. Тёмно-серым фоновым цветом выделена пружина накатника (показаны только передний и задний её концы)
На 48-лин полевой гаубице системы Круппа обр. 1909 г. тормоз отката представляет собой цилиндр, находящийся внутри люльки орудия и соединённый со ствольной группой через бороду последней. При выстреле шток тормоза отката оставался неподвижным (он крепился к перегородке в передней части люльки), а веретено и цилиндр тормоза отката перемещались вместе со стволом и, соответственно, являлись откатными частями орудия. Поверх цилиндра тормоза отката надевалась пружина накатника.
Салазки 48-лин полевой гаубицы системы Шнейдера обр. 1910 г.
У 48-лин полевой гаубицы системы Шнейдера обр. 1910 г. все ПОУ были расположены в салазках – массивной стальной поковке, где были высверлены цилиндрические каналы для тормоза отката, накатника и воздушных резервуаров. Посредством зацепа в форме двойной гребёнки ствольная группа сцеплялась с салазками и они вместе являлись откатными частями орудия. Неподвижными при выстреле оставались только штоки тормоза отката и накатника. Такое компоновочное решение было своеобразной «визитной карточной» орудий, разработанных французской фирмой «Шнейдер» в начале ХХ века, которое перешло на некоторые отечественные образцы артиллерийского вооружения (но об этом несколько позже).
«Крупповский» пружинный накатник был прост, не требовал обслуживания и при поломке пружины достаточно быстро заменялся даже в полевых условиях. Всё это достигалось за счёт высокоразвитых технологий металлургии и металлообработки, нужных при изготовлении его единственной пружины и при последующих этапах доведения её характеристик до заданных значений. Для сравнения, на куда менее мощной 3-дм полевой пушке обр. 1902 г. отечественные разработчики применили накатник из нескольких последовательно набранных пружин, т. к. русская металлургия не позволяла реализовать его единой деталью, в отличие от немецкой. Но именно здесь германские разработчики и «прокололись», о чём упоминалось в первой части этого цикла статей: хорошо работавшие на лёгких орудиях пружинные накатники стали ломаться на более мощных образцах артиллерийского вооружения.
48-лин полевая гаубица системы Круппа обр. 1909 г. Русской Императорской армии ведёт огонь. Обратите внимание, насколько далеко за пределы люльки откатывается ствол орудия
На фрагменте этого снимка можно увидеть пружину накатника (на неё указывает красная стрелка)
Немцы с этим столкнулись по-полной на начальном этапе Первой мировой войны: тогда у них имелось преимущество перед западными союзниками по Антанте в виде уже принятой на вооружение 150-мм тяжёлой полевой гаубицы s.FH.13. У британских и французских войск в то время современных или хотя бы многочисленных устаревших подобных систем не имелось (в отличие от Русской Императорской армии, кстати) и первоначальные успехи кайзеровского «второго рейха» во многом были обязаны именно s.FH.13. ПОУ этого орудия, «крупповского» происхождения, были выполнены по той же схеме, что и у 48-лин гаубицы обр. 1909 г., и в процессе интенсивной эксплуатации пружина накатника ломалась и её надо было недопустимо часто менять (и хорошо, если её поломка не влекла за собой чего-то более серьёзного). В результате несколько «почивавший на лаврах» перед войной концерн «Крупп» быстро представил вариант s.FH.13 с гидропневматическим накатником. Пружина такую мощную систему «не вытянула».
Захваченная Русской Императорской армией в ходе Первой мировой войны германская 150-мм тяжёлая полевая гаубица s.FH.13, выпущенная концерном Крупп в 1915 году, уже с гидропневматическим накатником. Экспозиция Военно-исторического музея артиллерии, инженерных войск и войск связи, г. Санкт-Петербург
Табличка на этой гаубице с памяткой о новом порядке действий с гидропневматическим накатником, который заменил прежний пружинный, фигурировавший в ранее изданной служебной литературе к системе. Поскольку навыки работы с новым агрегатом не были до автоматизма отработаны ранее обученными расчётами, то для них и сделали напоминание прямо на орудии. В частности, давление в накатнике должно поддерживаться в диапазоне 45 – 46 атмосфер
Наша 48-лин гаубица обр. 1909 г., конечно не столь мощна, как s.FH.13, но и по металлургии Путиловский и Петроградский заводы тоже не являлись «Круппом». Естественно, что немцы до войны передали русским контрагентам технологию изготовления пружин для этой системы, но здесь что-то пошло не так. После интенсивного боевого применения на фронтах Первой мировой и Гражданской войн много «крупповских» и теперь уже 122-мм гаубиц обр. 1909 г. попали в Красную Армию с поломанными пружинами накатников. Казалось бы, ничего страшного, «всего делов-то» изготовить запасные пружины и поменять на них неисправные. Однако руководство службы 122-мм гаубицы обр. 1909/37 гг. (т. е. уже модернизированной и прошедшей капитальный заводской ремонт системы) свидетельствует, что на части таких орудий были установлены отремонтированные исходные пружины. На фрагменты поломанной этой детали устанавливались соединительные кольца, после чего она в виде последовательно набранного из двух пружин накатника возвращалась на своё место. Не так-то легко было организовать выпуск длинных пружин с заданными характеристиками и хотя бы приемлемой надёжностью в работе.
В этом отношении сложившуюся ситуацию можно сравнить с покупкой «навороченного» иностранного автомобиля, у которого после какого-то времени эксплуатации начинает ломаться критически важная деталь, без которой он становится бесполезной вещью. Причём ни раздобыть за границей, ни сделать самим замену этой детали в разумный срок невозможно. Каковы будут чувства владельца такого транспортного средства по поводу вложенных в него немалых средств?
Схема работы противооткатных устройств 48-лин полевой гаубицы системы Шнейдера обр. 1910 г.
48-лин гаубица системы Шнейдера обр. 1910 г. таких проблем не знала в принципе. Да, надо было следить за давлением и объёмом жидкости в накатнике, хотя процесс этот и впрямь не так уж удобен. При повреждении накатника в поле его поломка уже не устранялась (но заметим, что помимо жёлоба люльки массивные салазки служили дополнительным защитным элементом от пуль и мелких осколков критически важного элемента системы). Однако характеристики сжатого воздуха не зависели от времени (у пружины с большим числом рабочих циклов «откат–накат» деградировали упругие характеристики), что, по всей видимости, имело большее значение, чем отмеченные выше преимущества пружинного накатника. Именно поэтому на куда менее мощной чем 48-лин гаубицы и даже чем 3-дм пушка обр. 1902 г. 3-дм противоштурмовой «короткой» пушке русские конструкторы сделали гидропневматический накатник в салазках «шнейдеровского» типа, где пружина, казалось бы, могла вполне справиться. Затем это же техническое решение перешло на знаменитую 76-мм полковую пушку обр. 1927 г.
Применительно к «автомобильной» аналогии здесь мы имеем освоенный отечественной промышленностью лицензионный образец, аналогичный по своим главным характеристикам «навороченной» иномарке, но к которому всегда найдутся запчасти и расходные материалы. И если от функционирования автомобиля зависят судьба бизнеса и благосостояние его владельца, то выбор последнего на дальнюю перспективу будет очевиден.
Завершая эту часть нашего исследования, отметим, что практика однозначно вынесла свой приговор, а выбор вел. кн. Сергея Михайловича позволил отечественным тогдашним и будущим разработчикам ознакомиться с устройством современных для того времени ПОУ. Достаточно сказать, что в 1930-х годах избавленная от салазок и модифицированная уже нашими конструкторами «шнейдеровская» схема тормоза отката и накатника активно применялась на лафетах 122-мм корпусных пушек А-19 обоих вариантов, 152-мм пушки обр. 1910/34 гг. и 152-мм гаубицы-пушки МЛ-20. Справедливости ради нужно заметить, что туда она пришла не от 48-лин полевой гаубицы обр. 1910 г., а от 6-дм осадной пушки обр. 1910 г. всё тех же «шнейдеровских» кровей. Но по технической реализации ПОУ всех этих систем были весьма похожи, что было только в плюс и военным, и производственникам, и разработчикам. Не случайно в своих мемуарах Ф. Ф. Петров прямо упоминал, что быстро справиться с заданием по созданию новой 122-мм гаубицы М-30 на замену совсем устаревшей 122-мм гаубице обр. 1910/30 гг. ему помогло хорошее знание и уже имеющиеся расчёты именно «шнейдеровских» орудий.
