Выгорание каналов орудий

Выгорание каналов орудий

ВЫГОРАНИЕ КАНАЛОВ ОРУДИЙ, явление, связанное с применением бездымного пороха. Начало выгорания характеризуется появлением на переднем коническом скате в канале, около начала нарезов, матового кольца, которое, по мере продолжения стрельбы, распространяется вперед и становится все более резко выраженным. Это матовое кольцо является следствием появления сети чрезвычайно тонких и очень неглубоких трещинок на поверхности канала. Сначала сетка не имеет сомкнутых петель, а представляет лишь группу пересекающихся между собой отдельных веточек, из которых более резко выражены продольные. Такую сравнительно менее резко выраженную картину явления выгорания каналов орудий можно наблюдать в каналах орудий только в самой первоначальной стадии их выгорания. По мере дальнейшей стрельбы отдельные трещинки удлиняются, встречаются с соседними и образуют замкнутые петли в виде сплошной сетки; эта стадия развития наступает после значительного числа выстрелов. Как глубина, так и ширина первоначальных трещинок увеличиваются с увеличением числа сделанных из орудия выстрелов. Наибольшее развитие получают продольные трещины, но на полях нарезов преобладают трещины поперечные. Как только сеть трещин получает значительное развитие, ведущий поясок снаряда начинает срывать небольшие частицы стали с ребер полей нарезов, оставляя на них неровности, которые с каждым последующим выстрелом все более и более увеличивают заедание снарядных поясков и усиливают разрушение канала. Срывание полей нарезов иногда переходит в полное выкрашивание их целиком до глубины нарезов, а иногда даже глубже, так что на местах сорванных полей остаются борозды.

Благодаря всему этому начало нарезов как бы отодвигается вперед все дальше и дальше и первоначальные размеры канала ствола в этой стадии выгорания канала орудия являются сильно измененными. Выгорание распространяется в длину по нарезам, достигая своего максимума на некотором расстоянии от начала нарезов, а затем опять убывает почти до полного исчезновения в дульной части. Вследствие отдаления начала нарезов первоначальный объем каморы как бы увеличивается, что влечет за собой падение начальной скорости и уменьшение дальности. Изъязвление начальной части нарезов делает неоднообразным врезание в них ведущих частей снаряда или пули, что создает изменение начальных скоростей, уменьшающее меткость. При сильном выгорании м. б. также и случаи срыва снаряда с нарезов и неправильный его полет. Уменьшение дальности стрельбы от износа, вследствие падения начальной скорости, учитывается при боевых стрельбах по таблицам стрельбы. В морских и береговых орудиях (крупных) падение начальной скорости определяется по эмпирической формуле в зависимости от общего числа выстрелов, сделанных из орудия; в полевых орудиях падение начальной скорости определяют прибором Высоцкого по фактической длине зарядной каморы орудия (см. Баллистические приборы).

Факторами, способствующими выгоранию каналов орудия, являются: температура, развивающаяся при сгорании пороха, давление пороховых газов, вес заряда, время движения снаряда в канале (длина ствола), скорость и режим стрельбы. Полигонные наблюдения за каналом орудия приводят к следующим практическим выводам: а) для двух подобных орудий выгорание увеличивается с увеличением калибра пропорционально его квадрату; б) при данном калибре и сорте пороха разгар больше зависит от веса заряда, чем от давления пороховых газов; в) место наибольшего развития выгорания в нарезной части не совпадает с местом наибольшего давления пороховых  газов и лежит ближе к началу нарезов; г) обтюрирующие средства, уменьшающие прорыв газов между стенками канала и снарядом, уменьшают выгорание канала орудия; д) средства, понижающие температуру пороховых газов, также уменьшают выгорание.

С развитием металлургии обращено внимание на изучение и подбор сортов стали, хорошо противостоящих выгоранию каналов орудий. Добавление к стали определенного % никеля, хрома, ванадия, вольфрама, молибдена, при наличии высоких механических качеств стали (большой предел упругости, высокая пластичность и вязкость), влияет на выгорание канала орудия в сторону его уменьшения. Французы имели отдельные экземпляры 75-мм полевых орудий, выдержавших до 20000 выстрелов (число, примерно в 2,5—3 раза большее нормального для таких орудий) за счет гл. образом специального сорта стали. Изучение явления выгорания канала орудия выдвинуло несколько теорий, из которых основными являются следующие.

Теория Д. К. Чернова (термическая). При воспламенении заряда в канале орудия образуется газовая среда с температурой около 2000° и более, оказывающая очень высокое давление на стенки канала (в современных орудиях иногда свыше 3000 кг/см2). Эта газовая среда, чрезвычайно большой плотности, представляет собою как бы огненную жидкость, плотно прилегающую к стенкам канала и очень быстро нагревающую поверхностный слой металла до высокой температуры; в виду кратковременности действия толщина нагретого слоя будет выражаться в сотых и десятых долях мм. После выстрела происходит быстрое охлаждение поверхностного слоя канала вследствие охлаждающего действия остальной холодной массы металла ствола. Такие резкие изменения температуры требуют от металла высокой пластичности и вязкости. При нагревании поверхностный слой канала должен расшириться, но, будучи под давлением наружных слоев, не может этого сделать, начинает морщиться и покрываться трещинами, обнаруживаемыми после некоторого числа выстрелов. По мнению Д. К. Чернова, металл ствола, для лучшего противостояния выгоранию, кроме большой пластичности и вязкости, должен иметь коэффициент теплового расширения, по крайней мере, такой, при котором наибольшее расширение металла от нагревания при выстреле не выходило бы за пределы упругих деформаций этого металла.

Теория Вьеля (динамическая). При выстреле струи пороховых газов, находясь под высоким давлением, с громадной скоростью прорываются между снарядом и поверхностью канала и, при высокой температуре, размягчают или даже расплавляют металл и выносят частицы его вперед из канала.

Теория Шарбонье (динамическая). Пороховые газы рассматриваются как жидкая струя, которая действует механически, размывая канал подобно быстрому водному потоку. Как в водном потоке в месте сужения или расширения его русла возникающие вихри производят сильный размыв берегов, так и в канале ствола наиболее страдает место соединения каморы с нарезной частью канала. Уменьшение, разности диаметров каморы и нарезной части канала до минимума, по теории Шарбонье, должно благоприятно влиять на срок службы оружия.

Кроме изложенных основных исследований вопроса о выгорании, имеется целый ряд трудов, затрагивающих вопрос как с точки зрения химического воздействия пороховых газов на металл ствола (Сиви), - в частности карбюризации его поверхностного слоя (В. В. Свешников), - так и с точки зрения влияния постоянных и случайных напряжений, имеющихся в металле (Сиви).

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.