Орудия Родмана: конструкция и технология литья в эпоху Гражданской войны в США.

Введение

Тип пушки времён Гражданской войны в США.

Пушка Родмана – это любое из орудий серии, разработанных артиллеристом армии Союза Томасом Джексоном Родманом (1815–1871) в период Гражданской войны в США. Эти пушки были спроектированы для стрельбы как ядрами, так и снарядами. Эти тяжёлые орудия предназначались для установки в береговых укреплениях. Они выпускались с калибром 8, 10, 13, 15 и 20 дюймов. За исключением размера, все пушки были практически идентичны по конструкции, имели изогнутую форму, напоминающую бутылку, и большие плоские каскабеля с зубчатыми рейками или гнездами для подъёмного механизма. Пушки Родмана были настоящими пушками, не имевшими пороховой камеры, как у гаубиц, в отличие от многих более ранних колумбиад. Пушки Родмана отличались от всей предыдущей артиллерии тем, что были отлиты полостью – это новая технология, разработанная Родманом, которая позволила создать чугунные пушки, значительно превосходящие по прочности свои предшественники.

Кастинг

Оружие традиционно отливалось цельным куском, а канал ствола высверливался в твердом металле. При этом традиционном методе орудие охлаждалось снаружи внутрь. Отливки сжимаются при охлаждении. По мере охлаждения каждого последующего слоя он сжимался, отрываясь от все еще расплавленного металла в центре, образуя усадочные раковины и трещины напряжения. Просверливание канала ствола удаляло усадочные раковины, но напряжения в металле оставались направленными наружу. Родман разработал метод полого литья, при котором орудие охлаждалось изнутри наружу, так что при охлаждении создавалось сжатие, а не напряжение. Это приводило к созданию гораздо более прочного орудия. При методе литья Родмана в форму перед заливкой помещали охлаждающее ядро. Это ядро состояло из водонепроницаемой чугунной трубы, закрытой снизу. В эту трубу вставляли вторую, меньшую трубу, открытую снизу. Когда расплавленное железо заливалось в форму, вода прокачивалась через меньшую трубу к дну большей трубы. Вода поднималась в пространстве между двумя трубами и вытекала сверху. Вода продолжала циркулировать по мере охлаждения металла. Чтобы обеспечить охлаждение орудия изнутри наружу, вокруг литейной формы, содержащей форму для орудия, разводили огонь, поддерживая температуру формы почти докрасна. Для 8-дюймовой колумбиады Родмана ядро извлекали через 25 часов после заливки, а циркуляция воды в пространстве, оставшемся после ядра, продолжалась еще 40 часов. В процессе использовалось большое количество воды. Для более крупных орудий периоды охлаждения были длиннее, и требовалось больше воды. После охлаждения орудия начинался процесс механической обработки. Канал ствола высверливался до нужного размера, внешняя поверхность шлифовалась, цапфы обрабатывались на цапфном станке и сверливалось вентиляционное отверстие. Колумбиады были не единственными орудиями, отлитыми методом Родмана. Полые орудия Dahlgren XV дюймов для ВМС США также отливались таким способом. В Перу было продано 20-дюймовое полое орудие, которое, возможно, не было идентично двум орудиям, поставленным армии США. Орудия Родмана отливались на литейном заводе Fort Pitt Foundry в Питтсбурге, штат Пенсильвания; на литейном заводе Scott Foundry в Рединге, штат Пенсильвания; на Cyrus Alger & Co. в Бостоне, штат Массачусетс; и на литейном заводе West Point Foundry в Колд-Спринг, штат Нью-Йорк.

Guns had been traditionally cast solid and the bore was bored out of the solid metal. With this traditional method, the gun cooled from the outside inward. Castings shrink as they cool. As each succeeding layer cooled it contracted, pulling away from the still molten metal in the center, creating voids and tension cracks. Drilling out the bore removed the voids, but the tensions in the metal were still toward the outside. Rodman devised a method of hollow casting where the gun cooled from the inside out, so that as cooling occurred, it created compression rather than tension. This resulted in a much stronger gun. With Rodman's method of casting, a cooling core was placed in the mold before casting. This core consisted of a watertight cast iron tube, closed at the lower end. A second, smaller tube, open at the bottom was inserted into the first. As the molten iron was poured into the mold, water was pumped through the smaller tube to the bottom of the larger tube. The water rose through the space between the two tubes and flowed out at the top. The water continued flowing as the metal cooled. To further ensure that the gun cooled from the inside out, a fire was built around the iron flask containing the gun mold, keeping the gun mold nearly red hot. For an 8 inch Rodman columbiad, the core was removed 25 hours after casting and the flow of water continued through the space left by the core for another 40 hours. Over of water was used in the process. For larger guns, the cooling periods were longer and more water was used. After cooling the gun the machining process began. The bore was bored out to proper size, the exterior was turned smooth, the trunnions were turned on a trunnion lathe, and a vent was drilled. Columbiads were not the only guns cast using Rodman's method. Dahlgren XV inch shell guns for the U. S. Navy were also hollow cast. A 20 inch hollow cast gun, which may not have been identical to the two guns supplied to the U. S. Army, was sold to Peru. Rodman guns were cast at the Fort Pitt Foundry, Pittsburgh, Pennsylvania; the Scott Foundry, Reading, Pennsylvania; Cyrus Alger & Co., Boston, Massachusetts; and the West Point Foundry, Cold Spring, New York.

Коляски

Пушки Родмана устанавливались на три типа лафетов: передний лафет с барбетом, центральный лафет с барбетом и казематный лафет. Все эти лафеты были изготовлены из кованого железа. Все три типа лафетов были схожи по конструкции, имея верхний лафет, устанавливаемый на двухрельсовое шасси. Пушка и верхний лафет откатывались вдоль шасси. Шасси поворачивалось для наведения пушки влево или вправо. Лафеты с барбетами предназначались для стрельбы над парапетом и могли использоваться как в постоянных, так и во временных укреплениях. Передний лафет с барбетом поворачивался в передней части шасси. Это делало установку пушки более компактной и позволяло лучше защищать пушку и расчёт с помощью амбразур и траверсов. Центральный лафет с барбетом обеспечивал пушке полный круг обстрела в 360° и был прочнее для пушек, стрелявших под большими углами возвышения, поскольку барбет, самая прочная часть лафета, находился бы под казенной частью при стрельбе под большими углами. Казематный лафет предназначался для стрельбы из казематов – помещений в постоянных укреплениях. Лафет по сути являлся конструкцией переднего типа с барбетом, при этом барбет крепился в каменной кладке перед шасси и ниже пушечной амбразуры. "Язычок" соединял шасси с барбетом. Казематный лафет имел более низкий профиль, чем лафеты с барбетами. 8-дюймовые и 10-дюймовые пушки Родмана могли устанавливаться на все три типа лафетов. 15-дюймовые пушки Родмана устанавливались на оба типа лафетов с барбетами. Два 20-дюймовых орудия устанавливались на передние лафеты с барбетами. Для транспортировки этих орудий к лафетам использовались транспортные тележки.

Производство

Орудия Родмана были почти идентичны по конструкции, имея изогнутую форму, напоминающую бутылку из-под газировки, и различались лишь размерами. Все они были гладкоствольными орудиями, предназначенными для стрельбы ядрами и снарядами, преимущественно по кораблям. Подъём и опускание орудий осуществлялся с помощью рычага, называемого элеватором. Конец элеватора входил в зубцы на самых ранних орудиях или в пазы на более поздних. Опорная точка, называемая зубчатым столбом, крепилась к задней траверсе верхнего лафета. Зубчатый столб изготавливался из чугуна и имел несколько выемок для регулировки положения элеватора. По всей видимости, было изготовлено только одно 13-дюймовое орудие Родмана, но оно было принято на вооружение. Два 20-дюймовых орудия Родмана были установлены в форте Гамильтон, штат Нью-Йорк. Третье, более короткое 20-дюймовое орудие было отлито для USS Puritan с использованием технологии Родмана. Одно 20-дюймовое орудие Родмана сохранилось в парке к северу от форта Гамильтон, а другое находится в форте Хэнкок, Санди-Хук, штат Нью-Джерси. Другие, более мелкие орудия Родмана были размещены в береговых укреплениях по всей территории Соединенных Штатов. Для зарядки и стрельбы из 10-дюймового орудия Родмана требовалось 8 человек, а из 15-дюймового – 12. Сегодня сохранилось более 140 орудий Родмана. Их можно увидеть в прибрежных укреплениях по всей стране. Тип Длина Вес Заряд Ядро Снаряд Дальность @ (снаряд) Количество изготовленных Годы изготовления Сохранившиеся экземпляры Литейные заводы Вес (передний лафет) Вес (центральный лафет) М. 1861 8 дюймов @ 30° (снаряд) 213 1861 1865 56 Литейный завод Форт-Питт, Литейный завод Скотта, Литейный завод Вест-Пойнт М. 1861 10 дюймов @ 30° (снаряд) 1301 1862 1867 99 Литейный завод Форт-Питт, Литейный завод Скотта, Литейный завод Вест-Пойнт, Cyrus Alger & Co. М. 1864 13 дюймов 1 1864 0 М. 1861 15 дюймов @ 30° (снаряд) 323 1861 1871 25 Литейный завод Форт-Питт, Литейный завод Скотта, Cyrus Alger & Co. М. 1864 20 дюймов @ 25° (ядро) 2 1864 1869 2 Литейный завод Форт-Питт

Использование

В Гражданской войне орудия Родмана почти не применялись в боевых действиях. Два 10-дюймовых колумбиада использовались в 1864 и 1865 годах в операции армии Союза против форта Самтер. Вероятно, учитывая период их применения, это были орудия Родмана, а не более ранние модели колумбиад. Другие упоминания об использовании 8-дюймовых и 10-дюймовых колумбиад, возможно, относятся к орудиям Родмана. 15-дюймовые орудия Родмана никогда не применялись в реальном бою, однако они широко использовались для береговой обороны до их замены укреплениями периода Эндикотта в 1895–1905 годах. Некоторые орудия Родмана различных калибров, вместе с винтовками Парротта, были развернуты вскоре после начала Испано-американской войны в 1898 году в качестве временной меры; существовали опасения, что испанский флот будет бомбардировать восточное побережье США. 20-дюймовые орудия Родмана были произведены только восемь пробных выстрелов для определения эффекта снарядов. Было практически невозможно найти цель, которая оставила бы достаточно свидетельств для оценки последствий попаданий. Первые четыре выстрела были произведены с зарядами 50, 75, 100 и пороха, что привело к давлению в канале ствола. Еще четыре выстрела были произведены в марте 1867 года с зарядами 125, 150, 175 и, при этом снаряд выбрасывался со стволом, поднятым на 25 градусов.

С винтовками

Во время войны и сразу после её окончания предпринимались попытки отливать нарезные пушки Родмана. Неудачные попытки были предприняты по отливке 12-дюймовой нарезной пушки в 1861 году, 8-дюймовой – в 1862 году и ещё одной 12-дюймовой в 1868 году. Однако Роберт Паркер Паррот на литейном заводе Cold Spring Foundry, расположенном через реку Гудзон от Военной академии армии США в Вест-Пойнте, использовал метод литья с водяным ядром Родмана для производства крупнокалиберных нарезных пушек образца 200 и 300 фунтов. Нарезные пушки Парротта, отлитые методом Родмана, маркировались инициалами WC для отличия от пушек, отлитых обычным способом. В основном эти орудия использовались на военно-морских судах, особенно на больших мониторах. В 1870-х и 1880-х годах усилия были сосредоточены на переделке существующих пушек Родмана в нарезные. 10-дюймовые гладкоствольные пушки Родмана переделывались в 8-дюймовые нарезные. Первым методом была вставка кованого стального рукава через дуло; позже использовался и аналогичный стальной рукав. Последний метод заключался в просверливании и нарезании резьбы в казенной части 10-дюймовой пушки Родмана, вставке нарезного стального рукава и его плотной закрутке резьбовой казенной пробкой. Эти пушки легко узнавались по квадратному "каскабелю", предназначенному для обеспечения надёжной закрутки казенной пробки и вкладыша в орудие. Эти переделки не получили одобрения и рассматривались в основном как временные, дешёвые решения до разработки и установки современных пушек с казенной загрузкой. Однако 8-дюймовая переделанная нарезная пушка широко использовалась в фортификационных сооружениях, построенных в 1870-х годах, и оставалась на вооружении до 1905 года.

Копии Конфедерации

В 1859 году Джозеф Р. Андерсон из Tredegar Iron Works, Ричмонд, Вирджиния, и Джуниус Л. Арчер из Bellona Foundry, Мидлотиан, Вирджиния (единственные два оружейных литейных завода, работавших в то время на территории будущей Конфедерации), не смогли внедрить технику Родмана по отливке полостей, и в результате армия США расторгла контракты с обеими фирмами на литье колумбиад. Таким образом, к началу войны южные литейные заводы не имели возможности отливать орудия методом Родмана. Конфедераты использовали 8- и 10-дюймовые колумбиады, напоминавшие пушки Родмана. Более детальное изучение этих колумбиад Конфедерации показывает, что они имеют более прямую цилиндрическую форму между цапфами и казенной частью, в отличие от плавной непрерывной кривой пушки Родмана. Колумбиады Конфедерации имеют более длинные цапфы, предназначенные для использования с тяжелыми деревянными лафетами. Орудия Союза были спроектированы для установки на железные лафеты с более тонкими боковинами, что позволяло использовать более короткие цапфы. Поверхность колумбиад Конфедерации грубая, так как они не были обработаны на токарном станке, как их аналоги из Союза. 14 ноября 1864 года и 20 февраля 1865 года Андерсон отлил две 12-дюймовые колумбиады методом Родмана на Tredegar Iron Works. Орудия были изготовлены слишком поздно и так и не были закончены или установлены.