Введение

Класс артиллерии

Нарезное орудие с задней подзарядкой (RBL) – это артиллерийское орудие, которое, в отличие от гладкоствольных и дульнозарядных нарезных пушек, предшествовавших ему, имеет нарезку в стволе и заряжается с задней части орудия. Вращение, придаваемое снаряду нарезкой ствола, обеспечивает ему направленную устойчивость и увеличенную дальность. Зарядка с задней части орудия уменьшает подверженность экипажа вражескому огню, позволяет создавать более компактные орудийные установки или башни и обеспечивает более высокую скорострельность. Быстрое совершенствование этих систем задней подзарядки и мощные новые орудия, которые они позволили создать, привели к гонке вооружений в области фортификации и проектирования броненосных кораблей, что в конечном итоге привело к созданию класса линкоров типа HMS Dreadnought и продолжалось до начала Первой мировой войны.

Обзор

Основной проблемой, которую необходимо было решить при создании артиллерии с затворным механизмом, была обтюрация: герметизация затвора после выстрела для предотвращения выхода газов, образующихся при сгорании пороха (первоначально использовался порох), назад через затвор. Это было важно как с точки зрения безопасности, так и эффективности орудия – весь объем пороховых газов должен был использоваться для разгона снаряда по стволу. Вторая проблема заключалась в скорости перезарядки – как быстро и безопасно закрывать затвор перед выстрелом и открывать его после. Для решения этих задач параллельно разрабатывались два типа затворов: “винтовой затвор” и “скользящий клин” или “скользящий блок”. В период разработки первых образцов современной артиллерии с затворным механизмом в середине XIX века пороховые заряды обычно загружались в тканевые мешки, которые полностью сгорали при выстреле. Следовательно, в отличие от металлического патрона, сам затвор должен был обеспечивать обтюрацию. Ранние “винтовые” механизмы для герметизации затвора состояли из резьбовых блоков, которые плотно вкручивались в затвор после загрузки, однако одной резьбы было недостаточно для обеспечения полной герметичности. Это усложнялось необходимостью быстрого закручивания и откручивания затвора, что было решено с помощью “прерывистой резьбы” – окружность блока чередовалась между резьбой и гладкими участками меньшего диаметра, что позволяло полностью вставить блок и затем повернуть его на небольшое расстояние для фиксации. Таким образом, если окружность блока была разделена на два участка с резьбой и гладкими участками, для фиксации блока требовалось лишь ¼ оборота вместо нескольких полных оборотов. Компромиссом было то, что резьбой была покрыта только половина окружности блока, что снижало надежность фиксации. Другой способ герметизации затвора заключался в использовании металлического гильзового патрона, который расширялся при выстреле и тем самым герметизировал затвор, а затворному блоку оставалось лишь фиксировать патрон на месте. Этого легче было достичь, вставляя блок за гильзу через вертикальный или горизонтальный прорезь в задней части затвора: “скользящий клин” или “скользящий блок”.

Ранние загрузчики

Самые первые пушки Средневековья заряжались с казенной части, порох и снаряды помещались в горшки, которые опускались в заднюю часть ствола, но из-за плохой герметизации они были опасны, быстро изнашивались и не могли быть увеличены в размерах для создания более мощного оружия. До XIX века использовались только дульнозарядные пушки. В 1837 году Мартин фон Вахрендорф запатентовал конструкцию казнозарядного орудия с цилиндрическим затвором, фиксируемым горизонтальным клином; она была принята на вооружение Швецией в 1854 году. Независимо от него, Джованни Кавалли впервые предложил казнозарядную пушку Сардинской армии в 1832 году и впервые испытал такое орудие в 1845 году.

Свинцовый затылок Армстронга

Достижения в металлургии в индустриальную эпоху позволили создать нарезные пушки с задней загрузкой, способные вести огонь с гораздо большей начальной скоростью. После того, как британская артиллерия продемонстрировала свою устарелость в Крымской войне, практически не изменившись со времен Наполеоновских войн, промышленник Уильям Армстронг получил от правительства контракт на разработку нового артиллерийского орудия. Производство началось в 1855 году на предприятиях Elswick Ordnance Company и Royal Arsenal в Вулвиче. Его "винтовой затвор Армстронга" предусматривал загрузку снаряда и порохового заряда в тканевый мешок через полый винт, опускание тяжелого блока в паз за пороховой камерой и плотную закрутку винта против блока для его фиксации. Определенная степень герметизации достигалась за счет чаши на лицевой стороне блока, которая входила во вдавленное кольцо на лицевой стороне камеры. По сути, система представляла собой вертикальный затвор, который позже был использован Круппом как в горизонтальной, так и в вертикальной модификациях, но принципиальным отличием было то, что Армстронг не перешел к загрузке порохового заряда в металлический картуз, что делало полную герметизацию невозможной. Любая достигнутая герметизация зависела от ручного труда, а не от силы выстрела, и поэтому была ненадежной, основанной на несостоятельном принципе и непригодной для крупнокалиберных орудий. Пушки Армстронга с винтовым затвором первоначально были приняты на вооружение британской армией и флотом, но опасения по поводу недостаточной бронепробиваемости снарядов из-за ограниченной максимальной скорости, соображения безопасности, связанные с выходом затворов из строя, и повышенные требования к квалификации артиллеристов привели к тому, что британское правительство вернулось к нарезным пушкам с дульным заряжанием с 1865 по 1880 год, когда Великобритания наконец-то приняла на вооружение надежные винтовые затворы. Императорская армия Японии использовала пушки Армстронга во время войны Босин, чтобы разрушить замок-город Айдзу и вынудить его жителей быстро сдаться, а британские легкие полевые пушки Армстронга оказались смертоносными против китайских войск во Второй опиумной войне. Однако британская армия и флот предпочли вернуться к пушкам с дульным заряжанием, пока не были разработаны более мощные крупнокалиберные пушки с надежными системами герметизации, которые были относительно просты в эксплуатации.

Кольцо Бродвелла

Американский инженер Льюис Уэллс Бродвелл, работавший агентом по продажам компании Gatling Gun Company в Европе, заменил обтуратор из папье-маше в заряжаемых с мешка дульнозарядных орудиях металлическим газовым кольцом и запатентовал свое изобретение в 1861 году, усовершенствовав его позднее в 1864 и 1866 годах; большинство стран выплачивали Бродвеллу роялти за конструкцию, но в Германии компания Krupp украла ее и использовала безвозмездно.

Французские усилия

В то же время французы упорно продолжали работу над созданием орудий с затворным механизмом, сочетавшим в себе более быструю загрузку по сравнению с дульнозарядными, высокую мощность, безопасность и решавшим проблему полной герметизации канала ствола. 95-мм пушка Лахитоля образца 1875 года с затвором прерывающегося типа в значительной степени удовлетворяла первым трем требованиям и частично решала проблему герметизации. Наконец, система де Банжа, представленная в 1877 году, окончательно решила проблему герметизации с помощью асбестового уплотнителя, пропитанного смазкой, который расширялся и герметизировал затвор при выстреле. Система де Банжа стала основой для всех последующих затворов винтового типа и используется до настоящего времени. Великобритания приняла затвор де Банжа, когда вернулась к затворным орудиям в начале 1880-х годов после некоторых первоначальных экспериментов с менее эффективной системой герметизации "чашкой Армстронга". Великобритания, Франция и Соединенные Штаты отдавали предпочтение винтовым затворам для большинства калибров, но основным недостатком затвора де Банжа прерывающегося типа в его первоначальной реализации было то, что резьба могла быть нанесена только на половине окружности затворного клина, и, следовательно, для обеспечения надежной блокировки затвора он должен был быть достаточно длинным, что требовало трех отдельных движений для его открытия после выстрела: повернуть для отвинчивания, отвести винт назад и отклонить в сторону. Заряжание требовало выполнения тех же трех операций в обратном порядке. Поэтому он получил название "затвор с тремя движениями" и был медленным в работе.

Защитный блок для задних частей штанги

Работая конструктором оружия для Торстена Норденфельта в Лондоне, Аксель Велин решил эту проблему в 1889–1890 годах, разработав ступенчатый прерывистый винтовой затвор Велина. Он имел резьбу, выполненную ступенями с увеличивающимся диаметром, так что резьбовая часть винта составляла не половину, а отношение числа ступеней к (1 + число ступеней): то есть, если затвор крупнокалиберной пушки имел четыре ступени резьбы, то 80% винта было нарезано резьбой, что позволяло значительно уменьшить длину винта и, следовательно, самого затвора. Это позволяло открутить затвор и откинуть его в два движения – затвор с "двухходовым прерывистым винтом".

Бофорс огивальный винт

Также в начале 1890-х годов Арен Сильверспарре из компании «Бофорс» изобрел огивальный винтовой затвор, аналогичный модели Армстронга тем, что он позволял обходиться без извлечения винта перед его перемещением в сторону. «Бофорс» продолжал использовать этот затвор в артиллерии среднего калибра вплоть до 20-го века. Конический винтовой затвор системы Эльсвика имеет очень схожую конструкцию.

Сдвижной блок

Немецкая компания Krupp, напротив, для всех калибров артиллерии, вплоть до морских орудий, приняла "горизонтальные скользящие затворы" вместо винтовых. Это было в некотором роде похоже на оригинальный "винтовой затвор Армстронга": снаряд и пороховой картуз вставлялись через открытый задний конец ствола в канал орудия, а стальной блок задвигался в горизонтальный прорез в затворе для его закрытия. Однако, в отличие от Армстронга, Krupp заряжал пороховый заряд в металлический картуз, подобный крупнокалиберному винтовочному патрону, который при выстреле расширялся, прижимаясь к стенкам патронника и герметично запирая затвор. Скользящий затвор, как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении, и металлический картуз оставались предпочтительной немецкой системой затвора после Второй мировой войны (например, 7,5 см Pak 40) и до сих пор используются в некоторых современных артиллерийских системах.

Быстрострельные орудия

Первым скорострельным орудием был 1-дюймовый пистолет Nordenfelt, построенный в Великобритании с 1880 года. Пушка была специально разработана для защиты крупных военных кораблей от новых небольших и быстрых торпедных лодок в конце 1870-х – начале 1880-х годов и являлась увеличенной версией успешного ручного пулемета калибра Nordenfelt, разработанного Хельге Палмкранцем. Пушка стреляла цельностальной пулей с закаленным наконечником и латунной оболочкой. В середине 1880-х годов для защиты от торпедных лодок она была заменена новым поколением пушек "QF" калибра 47 мм и 57 мм, стрелявших разрывными "обычными заостренными" снарядами весом в… Французская фирма Hotchkiss производила QF 3-фунтовую пушку как легкую 47-мм морскую пушку с 1886 года. Пушка идеально подходила для защиты от небольших и быстрых судов, таких как торпедные лодки, и была немедленно принята Королевским флотом под названием "Ordnance QF 3 pounder Hotchkiss". Она строилась по лицензии компанией Elswick Ordnance Company. Как в пушках Hotchkiss, так и в Nordenfelt, боеприпасы заряжались в виде единого патрона, включающего снаряд, гильзу и капсюль. Гильза герметично закрывала казенник при выстреле, а вертикальный скользящий затвор (блок) фиксировал его. Эти новые орудия включали устройства контроля отдачи, которые обеспечивали устойчивость прицеливания, позволяли заряжать одним движением и могли быть произведены сразу после установки патрона, а затем выброшен после выстрела – эти свойства определяли "скорострельность" орудия. Это установило новый стандарт для артиллерии, сделав возможным измерение циклов стрельбы в секундах, а не в минутах. Великобритания использовала латунные гильзы для всех калибров до 6 дюймов в конце 1880-х и начале 1890-х годов. Однако британские скорострельные орудия ("QF" в британской терминологии, ставшая синонимом зарядов в металлических гильзах) продолжали использовать затворы с винтовым механизмом, но их функция заключалась лишь в фиксации патрона, а не в обеспечении герметичности. Мощная отдача 6-дюймовых пушек QF все еще требовала прочно установленного затворного винта с максимально возможной длиной резьбы. Однако, даже базовый прерывистый винт достаточной длины для надежной фиксации патрона при выстреле требовал трех отдельных движений для работы – вращения, отвода и откидывания в сторону после выстрела, и повторения в обратном порядке перед стрельбой. Компания Elswick Ordnance Company (оружейное подразделение Армстронга) разработала коническую версию прерывистого винта, с уменьшающимся, а не постоянным диаметром к передней части. Это устранило второе движение "отвода", потребовав только двух движений – вращения и откидывания в сторону. Однако эта конструкция оказалась недолговечной, и Великобритания перешла на заряды в мешках, используя ступенчатый прерывистый винт Welin для всех орудий в течение нескольких лет после его появления.