2.4. Принцип будови артилерійських снарядів та їх конструктивні характеристики

2.4. Принцип будови артилерійських снарядів та їх конструктивні характеристики

Більшість артилерійських снарядів являє за своєю будовою являють сукупність таких основних елементів: оболонки; спорядження, відповідно призначення снаряда; підривника; додаткових елементів: ведучі та стабілізуючі пристрої, трасер.

Будова деяких снарядів значно відрізняється своїми складовими елементами. Так, бронебійні підкаліберні снаряди не мають спорядження, а отже, і підривника. Обертові снаряди не мають стабілізуючого пристрою, а осколкові, фугасні, осколково-фугасні, бетонобійні і спеціальні снаряди польової артилерії не мають трасера.

Оболонка снарядів – призначена для надання їм форми, розміщення спорядження й інших елементів ураження цілі.

Оболонка снарядів може бути цілекорпусною або збірною, складатися з корпусу, пригвинтної головки, угвинтного днища і т.п. В середині оболонки більшості снарядів є камора для розміщення спорядження, а в головній або донній частині – вічко під підривник. Для виготовлення оболонок застосовуються снарядні сталі різних марок і сталистий чавун. Товщина стінок оболонок визначається розрахунком на міцність або із умов отримання найбільшої могутності. Різноманітність у будові оболонок зумовлюється як процесом їх виготовлення і спорядження, так і дією снарядів біля цілі, а також необхідною міцністю корпусу снаряда. Виходячи з характеристик міцності оболонок, у військах слід суворо виконувати вказівки таблиць стрільби з комплектації пострілів роздільного заряджання, які встановлюють обмеження у застосуванні повних і деяких номерів зарядів для стрільби зразками снарядів. Наприклад, не можна комплектувати бетонобійні снаряди Г-530 152-мм гаубиці зразка 1943 року повними зарядами, тому що їх оболонка може не витримати максимального тиску порохових газів у момент пострілу, що призведе до передчасного розриву снаряда в каналі ствола гармати.

Спорядження снарядів основного призначення являє собою розривний заряд із бризантної вибухової речовини: тротилу, амотолу з тротиловою пробкою і без неї, суміші тротилу з гексогеном або з флегматизованого гексогену. Виготовляються розривні заряди пресуванням, шнекуванням або заливкою.

Спорядження снарядів спеціального призначення містить заряд спеціального складу: запалювального, димоутворюючого і т.ін., який забезпечує отримання потрібного ефекту. Крім того, для забезпечення нормальної дії таких снарядів до складу спорядження входить виштовхуючий або розривний заряд і спеціальні елементи (парашутна система, силові елементи, газодинамічні пристрої).

Підривники призначені для приведення в дію снаряда в заданій точці траєкторії або в заданий момент часу шляхом надання його розривному або виштовхуючому заряду початкового імпульсу. Підривники дуже складні і різноманітні за конструкцією, а їх застосування залежить як від призначення снаряда і виду його спорядження, так і від виду стрільби. Тому їх будова і дія будуть розглянуті пізніше.

Ведучий пристрій снаряда призначений для його ведення при пострілі по каналу ствола. До складу ведучого пристрою входять елементи снаряда, що торкаються при пострілі зі стволом: центруючі потовщення; ведучі пояски або кільця; обтюруючі пояски.

Центруючі потовщення  призначені для центрування снаряда в каналі ствола гармати при пострілі, що визначає їх кількість, положення, розміри та якість обробки. Більшість оболонок сучасних снарядів мають два центруючих потовщення: верхнє, розміщене під основою головної частини снаряда; нижнє, розміщене частіше – вище і рідше – нижче ведучих поясків.

Центруючі потовщення ретельно обробляються з метою зменшення зносу полів нарізів каналу ствола, їх діаметр звичайно на 0,1–0,25 мм менше калібру гармати, чим забезпечуються вільне заряджання та рух снаряда по каналу ствола гармати.

Ширина центруючих потовщень коливається від 0,15 до 0,30 калібру (клб.) Нижнє центруюче потовщення часто робиться ширше верхнього для того, щоб зменшити вплив зносу нарізів на початку каналу ствола на центрування снаряда при заряджанні гармати.

Ведучі пояски призначені для надання снаряду обертання, обтюрації порохових газів і центрування снаряда під час руху по каналу ствола гармати, а у снарядів до пострілів роздільно-гільзового заряджання і для фіксації їх у каналі ствола. Ведучі пояски розташовуються на циліндричній частині снаряда та його запоясковій частині. Звичайно використовують 1–2 ведучих пояски.

Ширина ведучих поясків визначається розрахунком їх на міцність і не повинна перевищувати 25 мм для снарядів середніх калібрів і 35 мм – для снарядів великих калібрів. Якщо за розрахунком потрібен більш широкий поясок, то використовують два вузьких ведучих пояски, загальна ширина яких відповідає розрахунковій ширині. Діаметр ведучих поясків роблять на 0,001–0,015 клб більше діаметра каналу ствола по дну нарізів. Це перевищення – форсування ведучих поясків – забезпечує надійну обтюрацію порохових газів, перешкоджає повороту ведучих поясків відносно корпусу снаряда при пострілі і поліпшує їх роботу в гарматах зі зношеним каналом ствола.

Рисунок 2.3 - Розміщення пояска на оболонці

Ведучі пояски закріплюються в кільцевих канавках оболонок снарядів, виконаних у вигляді “ластівкового хвоста”, глибина яких становить 0,02–0,03 клб. Ведучі пояски найчастіше виготовляються з чистої електротехнічної міді або міді з додаванням нікелю. Ведучі пояски можуть бути залізокерамічними та біметалевими. Залізокерамічні ведучі пояски виготовляються із залізного порошку з додаванням графіту, парафіну та ін., зі спіканням їх при високій температурі. Біметалеві ведучі пояски складаються з міцно зварених між собою залізної основи та мідної зовнішньої частини, яка при пострілі врізається в нарізи каналу ствола.

При пострілі опір нарізів поступальному руху снаряда і самого снаряда обертальному руху викликає великий тиск бойових граней на ведучі пояски. Від їх здатності витримувати цей тиск без зім'яття, зрізання і зриву залежить правильний політ снаряда на траєкторії.

У військах потрібно особливо ретельно оберігати ведучу частину оболонки від пошкоджень та корозії. Перед заряджанням необхідно перевірити стан всієї оболонки снарядів і особливо її ведучої частини, не допускаючи до стрільби снаряди з пошкодженими або із заржавленими центруючими потовщеннями і ведучими поясками. Ведуча частина сучасних снарядів фарбується, що дещо збільшує її діаметральний розмір.

Обтюруючі пояски  відрізняються від ведучих поясків тим, що вони не надають снаряду обертального руху. Такі пояски встановлюються на плаваючих кільцях оболонок, звичайно необертальних кумулятивних снарядів і виготовляються з міді. При пострілі з початком врізання мідного обтюруючого пояска в нарізи до вильоту снаряда з каналу ствола він провертається в кільцевій канавці його оболонки, не перешкоджаючи поступальному руху снаряда по стволу. Деяке провертання снаряда в каналі ствола гармати виникає за рахунок тертя, що виникає між плаваючим кільцем з обтюруючим пояском і оболонкою снаряда.

Стабілізуючий пристрій необертальних снарядів, які мають пір?я, призначений для забезпечення аеродинамічної стійкості снарядів в польоті і являє собою стабілізатор, який складається з таких частин: корпусу, пір'я, додаткових елементів.

Додаткові елементи забезпечують кріплення пір'я на корпусі стабілізатора у складеному вигляді. При вильоті снаряда за дульний зріз ствола, під дією відцентрової сили і сили опору повітря, пір'я стабілізатора розкриваються, забезпечуючи стабілізацію снаряда на польоті та провертання його за рахунок косого зрізу передніх ребер пір'я стабілізатора.

Трасери  призначені для полегшення спостереження за польотом снарядів з метою корегування стрільби. Трасери складаються з корпусу із запалювальним і трасуючим складом. Запалювання трасерів здійснюється пороховими газами в каналі ствола гармати при пострілі. Трасери угвинчуються в нарізне вічко дна бронебійних, кумулятивних та осколкових.

Рисунок 2.4 – Елементи снаряда: 1 – головна частина; 2 – циліндрична частина; 3 – запояскова(хвостова) части-на; 4 – вершина снаряда; 5 – дно снаряда

Зовнішнім обрисом снаряд є тілом обертання, отриманим шляхом оберту плоскої геометричної фігури навколо осі симетрії снаряда. Зовнішня поверхня снаряда становить його форму.

Головна частина снаряда може бути конічною або оживальною, а іноді і ступінчастою. Форма і розміри встановлюються залежно від початкової швидкості снаряда, його призначення і вимог до кучності. Із збільшенням довжини головної частини збільшується далекобійність, але погіршується кучність бою, і, як правило, зменшується могутність снаряда. Звичайно довжина головної частини у гарматних снарядів більша, ніж у гаубичних при одних і тих самих калібрах і призначенні снарядів. Довжина головної частини снарядів знаходиться в межах від 1,5 до 3,5 клб, а радіус обрису оживальної частини – від 2 до 15 клб.

Циліндрична частина снаряда утворює основний об'єм, у якому розміщується спорядження. Своєю довжиною і будовою вона визначає правильність ведення снаряда по каналу ствола гармати, далекобійність і могутність більшості їх типів. Довжина циліндричної частини снарядів знаходиться в межах – 1,2–3 клб. На циліндричній частині снарядів розташовується його ведучий пристрій.

Запояскова (хвостова) частина снаряда сприяє зменшенню донного опору снаряда, який виникає за рахунок розрідження повітря за його донним зрізом. Тому вона має форму та розміри, що залежать від початкової швидкості снаряда та типу пострілу, до якого він призначений.

За формою запояскова частина снаряда може бути циліндрово-конічною або циліндричною і мати довжину, яка не перевищує 1,1 клб. Циліндрична запояскова частина зустрічається у пострілів унітарного заряджання. Для більшої міцності з'єднання снаряда з гільзою вона може мати одну-дві канавки, в які вдавлюється метал дульця гільзи при патронуванні пострілів. Циліндрово-конічна запояскова частина частіше зустрічається у снарядів до пострілів роздільно-гільзового заряджання, тому що вона зменшує зрив потоку повітря за донним зрізом снаряда. У оперених снарядів за запоясковою частиною розташований стабілізатор.

Вершина снаряда може бути гострою, притупленою або затупленою. У снарядах із головними підривниками форма вершини визначається формою підривника

Донний зріз снаряда в більшості випадків – плоский і тільки в деяких випадках, наприклад, при застосуванні в снаряді донного підривника або трасера на ньому робиться  прилив з різьбовим гніздом для більш міцного їх закріплення. Крім того, донний зріз спеціальних снарядів може мати угвинтне або вкладне дно. З метою усунення впливу дії розрідження, що виникає за донним зрізом на швидкість снаряда, в окремих випадках дно роблять у вигляді порожнинного конуса.

При визначенні форми та розмірів снарядів на практиці використовують дослідні дані, на основі яких графічно виражається залежність між швидкістю снаряда та його формою, довжиною і розмірами окремих елементів.

Із графіка (рис. 2.5) видно, що із підвищенням початкової швидкості загальна довжина снаряда і довжина головної частини збільшуються, а довжина циліндричної частини снаряда обмежується вимогами міцності оболонки при пострілі або при ударі у перешкоду та стійкістю його в польоті, а необертальних – тільки міцністю при пострілі та ударі у перешкоду.

Досвід показує, що стійкість обертальних снарядів

Рисунок 2.5 - Залежність геометричних розмірів частин оболонки снаряда від його довжини при їх довжині не більше 3,6 клб. Необертальні оперені снаряди можуть мати довжину 10 і більше клб без втрати стійкості в польоті. Повна довжина сучасних обертальних снарядів коливається в межах від 2,3 до 5,6 клб, де нижня межа зумовлюється могутністю дії снарядів біля цілі, а верхня – їх стійкістю у польоті.

Основні конструктивні характеристики артилерійських снарядів

Конструктивні характеристики снарядів дають можливість визначати досконалість їх конструкції, ступінь забезпечення тактико-технічних вимог, які ставляться до даного типу снарядів, та судити про їх будову.

До основних конструктивних характеристик належать:

калібр снаряда                                                           d, мм;

маса снаряда                                                               q кг;

маса розривного заряда                                            ?, кг;

товщина стінок корпусу                                           d, клб;

коефіцієнт наповнення                             , %;

відносна маса розривного заряду                      С?,  кг/дм3;

відносна маса снаряда                                          Сq, кг/дм3;

положення центра мас стосовно донного зрізу            C;

полярний момент інерції                                                    А;

екваторіальний момент інерції                                          В.

Калібр снаряда – d, мм, визначає діаметр снаряда за центруючим потовщенням.

Маса снаряда – q і розривного заряда – ? , кг, за інших рівних умов характеризують його могутність.

Товщина стінок корпусу – d, клб, зумовлює міцність корпусу снаряда при пострілі та ударі об перешкоду та характеризує його тип. Найменшу товщину стінок корпусу мають фугасні та кумулятивні снаряди, а найбільшу – бронебійні каліберні снаряди.

Коефіцієнт наповнення – , виражений у відсотках, характеризує вміст вибухової речовини в снаряді. Знаючи вагу снаряда, середній коефіцієнт наповнення снарядів даного типу і працездатність вибухової речовини, якою споряджений снаряд, можна з достатньою для практики точністю визначити очікуваний результат дії снаряда біля цілі.

Відносна маса розривного заряда  кг/дм3 дає уяву про те саме, що і коефіцієнт наповнення, але в умовних одиницях. Він дозволяє приблизно визначити масу розривного заряда для снарядів даного калібру і типу. Збільшення відносної маси спорядження в снарядах даного калібру може бути одержано за рахунок збільшення його довжини та зменшення товщини стінок корпусу зі збільшеним спорядженням.

Положення центра ваги снарядів стосовно донного зрізу, його полярний та екваторіальний момент інерції дозволяють судити про стійкість снаряда в польоті та забезпеченні потрібної далекобійності.

Основні конструктивні характеристики артилерійських снарядів різних типів наведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Основні конструктивні характеристики артиле-рійських снарядів

З таблиці 2.1 видно, що найбільшу товщину стінок корпусу і найменший коефіцієнт наповнення вибуховою речовиною мають бронебійні снаряди, які мають найбільшу відносну масу снаряда.