Fuzibile ale artileriei navale rusești în timpul războiului ruso-japonez. Tub arr. 1894
Acest material este o completare la seria mea de articole dedicate tunurilor și obuzelor navale interne pentru ele. Îmi exprim sincera recunoștință față de respectatul Alexey Rytik (printre altele, unul dintre autorii VO) pentru asistența acordată și furnizarea unor surse inaccesibile pentru mine.
Un pic de teorie
În timpul războiului ruso-japonez, în serviciul intern flota a constat din diferite tipuri de siguranțe, numite și tuburi, inclusiv:
1) tuburi de soc pentru proiectile puternic explozive - asigurarea detonării proiectilului după lovirea unui obstacol;
2) tuburi de șoc pentru proiectile perforatoare - asigurând ruperea proiectilului după trecerea prin blindaj;
3) tuburi la distanță - asigură detonarea la o anumită distanță de arma care a tras;
4) tuburi cu acțiune dublă - combinând calitățile tuburilor distanțiere și șoc. Adică, un proiectil echipat cu un astfel de tub ar exploda la o anumită distanță, dar dacă chiar înainte de a fi acoperit această distanță proiectilul ar lovi ținta, atunci, spre deosebire de un tub de distanță, decalajul ar apărea în continuare.
Articolul oferit dragului cititor discută despre designul și principiul de funcționare a doar două tuburi, și anume:
1) tub de șoc arr. 1894 (modificat de Baranovsky);
2) un tub de șoc cu dublă acțiune proiectat de căpitanul A.F. Brink.
Motivul acestei selectivități este că aceste tuburi au fost echipate cu proiectile interne de perforare a blindajului de oțel de calibru mediu și mare și puternic explozive, care au devenit principalul arme Nave rusești în bătăliile navale din 1904–1905. Nu voi lua în considerare alte tuburi navale în acest articol, dar pentru o mai bună înțelegere a caracteristicilor de proiectare voi prezenta o scurtă descriere a siguranței 11DM, care a fost folosită pentru obuzele de tunuri de apărare de coastă și ocupă, ca să spunem așa, o poziție intermediară. intre tubul mod. 1894 și o țeavă Brink.
Tuburile de mai sus, inclusiv 11DM, au fost siguranțe inerțiale de fund, de impact. În acest caz, „de jos” se referă la locația tuburilor care au fost înșurubate în partea de jos a proiectilului, „impact” se referă la declanșarea ca urmare a contactului cu ținta, iar „inerțial” se referă la forța care asigură impactul percutorului asupra amorsei.
Observ că aceste țevi pot fi numite ușor diferit în surse (de exemplu, „eșantion de țeavă 1894”), dar, desigur, acest lucru nu schimbă esența.
Tub de șoc arr. 1894
Descrierea proiectării și a principiului de funcționare a tubului de probă. 1894, împreună cu desenul ei, am luat din manualul „Curs de artilerie navală. Part I. Gunpowder, guns, shells and tubs” de I. A. Yatsyno (ediția a doua, 1900), pp. 205–206. Menționez că informațiile oferite de I. A. Yatsyno sunt pe deplin confirmate de „Manualul de artilerie pentru studenții claselor de tunieri și subofițeri de artilerie ai detașamentului de instruire de artilerie al Flotei Baltice”, Secțiunea VI „Obuze, tuburi de proiectile, tuburi de cartuș pentru aprinderea încărcăturilor și cartușe, rachete și rachete”, publicată de tipografia Ministerului Naval din Amiraalitatea Principală în 1909.
Din păcate, calitatea desenului lasă de dorit, dar principiul de funcționare poate fi explicat pe el.
Corpul era din cupru galben și avea forma unui cilindru cu un singur fund. Bucsa de cap (1) avea o gaura in centru pentru trecerea focului de la amorsa direct in corpul proiectilului. Această gaură a fost acoperită cu o garnitură subțire de alamă (2) pentru a proteja interiorul tubului de contaminare. Desigur, garnitura era suficient de subțire încât focul să o poată depăși cu ușurință atunci când grundul a fost tras.
Sub manșonul capului era un manșon intern care conținea capsula. Capsula era o cană de cupru roșu (3), în care a fost presată o compoziție de șoc (4), care era un amestec de sare Berthollet, fulminat de mercur și antimoniu.
Sub manșonul interior se afla un extensor (5) - un cilindru cu un canal traversant lat intern, care nu era asigurat de nimic și se putea mișca liber în interiorul tubului, dar se sprijinea pe un arc de siguranță (6), despre care vom discuta mai jos. .
Și în final, atacantul (7), echipat cu o înțepătură ascuțită (8). Acest percutor se putea mișca liber și în tub, dar înainte ca împușcătura să fie trasă, a fost presat pe fundul tubului de un extensor și un arc de siguranță.
Principiul de funcționare era foarte simplu. În timpul tragerii proiectilului, extensorul, purtat de forța de inerție, s-a deplasat spre partea inferioară a tubului, comprimând și îndreptând astfel picioarele arcului de siguranță.
După aceasta, bateristul a fost liber. Dar în timp ce proiectilul era în zbor, percutorul, ca și extensorul, a fost apăsat pe fundul tubului de aceeași forță de inerție îndreptată în direcția opusă zborului proiectilului. Cu toate acestea, atunci când un proiectil lovește un anumit obstacol, în mod natural cheltuiește energie pentru a-l depăși și încetinește, pierzând viteza.
În acest moment, atacantul, dus de forța de inerție acum în sens opus (în direcția de mișcare a proiectilului), a continuat să se deplaseze cu o viteză foarte apropiată de viteza proiectilului înainte de impact, a parcurs distanța la grund, l-a lovit și l-a aprins. Incendiul, după ce a străpuns garnitura de alamă, a aprins sarcina principală a proiectilului, rezultând o explozie.
Este interesant că V.I. Rdultovsky în „Schița istorică a dezvoltării tuburilor și siguranțelor de la începutul utilizării lor până la sfârșitul Războiului Mondial 1914–1918”. conține informații despre tubul de probă. 1883, care are un dispozitiv extrem de asemănător cu tubul mod. 1894 cu un minim de deosebiri.
Pot ghici următoarele. Tub arr. 1883 a fost folosit în artileria de coastă, ceea ce înseamnă că a fost creat de Departamentul Militar. Este probabil că Baranovsky și-a luat ulterior designul și l-a modificat pentru nevoile flotei, după care a fost listat în Departamentul Maritim ca un mod de tub. 1894. În acest caz, denumirea tubului de probă devine clară. 1894 de I. A. Yatsyno ca „modificat de Baranovsky”.
Tub arr. 1894 în flota internă putea fi folosit exclusiv în scoici umplute cu pulbere fumurie sau fără fum. Era complet nepotrivit pentru obuzele cu umplutură cu piroxilină, deoarece capsula pe care o conținea nu avea suficientă putere pentru a detona sarcina de piroxilină din proiectil.
Despre siguranțe instant
Diferența fundamentală dintre o siguranță cu impact instantaneu și una inerțială este timpul redus de funcționare al acestora. Pentru o siguranță instantanee este de 0,001 secunde, în timp ce pentru o siguranță inerțială este de aproximativ 0,005 secunde. aproximativ.
O siguranță instantanee poate fi o siguranță de cap, care asigură detonarea muniției în momentul contactului cu ținta. Ca exemplu, voi oferi o ilustrare a lor „Fundamentals of the device and design of sol artilery tuns and munition” (Voenizdat, 1976).
A – înainte ca proiectilul să lovească obstacolul; b – când un proiectil lovește un obstacol; 1 – atacant de reacție; 2 – membrana; 3 – capsulă
Datorită celor de mai sus și în ciuda faptului că în literatură, de exemplu, în lucrarea lui V. Polomoshnov „Bătălia din 28 iulie 1904 (Bătălia Mării Galbene (Bătălia de la Capul Shantung)”, modelul tubului 1894 este numit adesea tub instantaneu (autorul acestui articol a păcătuit și cu asta), este inerțial, iar timpul său de acțiune este mai lung decât cel al tuburilor instantanee.
Caracteristicile siguranțelor inerțiale folosind exemplul unui tub de probă. 1894
Timpul de funcționare al tubului de retur 1894 a constat din:
1) perioada de mișcare a percutorului din momentul impactului cu obstacolul până la începutul detonării capsulei;
2) durata detonării capsulei;
3) distanța dintre transferul impulsului termic și distanța de la grund la praful de pușcă cu care a fost încărcat proiectilul.
Se crede că siguranțele inerțiale au un timp de acțiune de aproximativ 0,005 secunde, dar de fapt timpul specificat nu este o constantă.
De ce?
Timpul de detonare al amorsei este fixat de compoziția sa chimică și de cantitatea de exploziv. Din păcate, nu am desene ale tubului arr. 1894, dar pe baza desenelor pe care le am, se poate presupune că grosimea capsulei detonatoare nu depășește 1 cm Ținând cont de faptul că viteza de detonare a mercurului fulminat inclus în compoziția sa este de 5 m/s, complet detonația va avea loc în 400 ,0,00000185 s - adică un timp slab chiar și după standardele siguranțelor.
În ceea ce privește impulsul termic, presupunând că va trebui să parcurgă 3 centimetri pentru a depăși tubul și ținând cont de viteza de propagare a impulsului termic de 300 m/s, obținem un timp de 0,0001 secunde.
În consecință, timpul de detonare a amorsei și transmiterea impulsului termic este neglijabil, iar marea majoritate a duratei de funcționare a siguranței este ocupată de perioada de mișcare a percutorului către amorsa.
La rândul său, timpul de mișcare a atacantului a fost determinat de două componente:
1. Distanța pe care a trebuit să o parcurgă atacantul. Acesta a constat din decalajul dintre vârf și capsulă și așa-numita adâncime de puncție - distanța pe care trebuia să o parcurgă în capsulă pentru a asigura detonarea acesteia din urmă.
În general, suma acestor lungimi a ținut și ea la o constantă. Distanța dintre percutor și primer la tubul de probă. 1894 a fost de aproximativ 9 mm. Adâncimea de penetrare a amorsei necesară pentru detonarea acestuia pentru muniția modernă este estimată la 1,2–1,5 mm; probabil a fost aceeași pentru amorsa tubului de probă. 1894.
În total, distanța de mișcare a percutorului poate fi determinată ca (în medie) 14 mm.
2. Viteza de mișcare a percutorului față de corpul proiectilului. Depinde de o serie de parametri externi, cum ar fi, de exemplu, abaterea traiectoriei de zbor a proiectilului de la planul țintă în momentul în care îl lovește, viteza de rotație a proiectilului etc.
Există și factori interni - toboșarul tubului arr. 1894, în urma detonatorului, va trage în spatele lui un arc de siguranță, ale cărui picioare vor intra în contact cu extensorul, iar pentru aceasta se va cheltui energie.
Nu este nevoie să luăm în considerare toți acești factori în acest articol și, sincer vorbind, nu este posibil - încă nu sunt fizician de formare. Prin urmare, mai departe, ca exemplu, voi lua în considerare un caz simplu care este de înțeles chiar și pentru un nespecialist - un proiectil care lovește o țintă plată la un unghi de 90 de grade față de suprafața sa (abaterea de la normal este zero). Ignoră forța de frecare a percutorului în timpul mișcării ca fiind nesemnificativă - trebuie totuși să înțelegeți că atunci când scoateți arcul de siguranță cu o extensie, percutorul s-a deplasat liber în interiorul tubului.
Ținând cont de ipotezele de mai sus, viteza percutorului în raport cu corpul proiectilului va fi egală cu viteza pe care proiectilul o va pierde în procesul de depășire a obstacolului - după lovirea lui, proiectilul va zbura mai lent, iar percutorul în interior. va menține aceeași viteză pe care o avea proiectilul înainte de a lovi obstacolul.
De aici rezultă un fapt foarte simplu. Timpul de funcționare al tubului de retur 1894 a fost determinat în primul rând de rezistența barierei cu care s-a ciocnit proiectilul echipat cu acesta.
Câteva calcule
Să încercăm să simulăm funcționarea tubului de probă. 1894 folosind exemplul unui proiectil de 6 mm care lovește o tablă de oțel de 12 mm cu o viteză corespunzătoare unei distanțe de 15 cabluri de artilerie.
Pentru aceasta folosim formula lui de Marre pentru armura necimentată sub 75 mm, dată, de exemplu, în „Cursul de tactici navale. Artilerie și armuri” de profesorul L. G. Goncharov.
Noi acceptam:
– „K” pentru o tablă de oțel de 12 mm egală cu 1, care este puțin mai mică decât valoarea de rezistență a armurii omogene recomandată de un profesor respectat;
– distanta de miscare a percutorului 14 mm.
Obținem că un proiectil de 6 dm cu o greutate de 41,5 kg, tras dintr-un tun Kane la o distanță de 15 cabluri de artilerie, va avea o viteză pe foaie de 509,9 m/s, iar după depășirea lui - 508,4 m/s. Diferența de viteză va fi de 1,495 m/s. Aceasta înseamnă, la rândul său, că percutorul, până în momentul contactului proiectilului cu tabla de oțel, se deplasa cu o viteză a proiectilului de 509,9 m/s și avea o viteză relativă la proiectil de 0 m/s, iar după depășirea foaie, viteza acestuia față de proiectil a crescut la 1,495 m/s. În consecință, viteza medie a atacatorului în timpul depășirii obstacolului a fost jumătate din această valoare sau 0,7476 m/s.
Să presupunem că proiectilul și-a pierdut viteza la depășirea uniformă a foii de oțel din momentul în care a atins până în momentul în care partea inferioară a proiectilului a ieșit din plicul foii. Apoi proiectilul a pierdut viteza la o distanta egala cu lungimea plus grosimea obstacolului, pentru un proiectil de 6 inch aceasta ar fi de aproximativ 0,5 m. Proiectilul a acoperit acest jumatate de metru cu o viteza medie de 509,15 m in aproximativ 0,00098 secunde. .
În consecință, din momentul în care proiectilul a intrat în contact cu obstacolul, atacantul s-a deplasat în primele 0,00098 secunde cu o viteză medie de 0,7476 m/s, iar apoi cu o viteză de 1,495 m/s.
De aici este ușor de calculat că percutorul va acoperi 14 mm în 0,0096 secunde. Până în acest moment proiectilul va fi la o distanță de 4,51 m (distanța dintre partea inferioară a proiectilului și tabla de oțel). În acest moment, capsula detonează. Și după încă 0,0001 secunde, timp în care proiectilul va acoperi 5 cm, impulsul termic va ajunge la praful de pușcă cu care este echipat proiectilul.
Dar există o nuanță aici.
Când un proiectil este încărcat cu piroxilină sau altă substanță detonantă, atunci când este „inițiat”, explozia are loc aproape instantaneu, deoarece viteza detonării în substanțele de detonare ajunge la 7 m/s.
Cu toate acestea, în cazul prafului de pușcă, totul este diferit - nu detonează, ci arde în proiectil, iar viteza de ardere a acestuia depinde de presiune și, în mod natural, crește ca o avalanșă. În consecință, ar trebui să fie de așteptat să treacă ceva timp între aprinderea prafului de pușcă din proiectil și explozia proiectilului. Dar, din nou, este mic - dacă presupunem că viteza de ardere a prafului de pușcă în camera proiectilului este comparabilă cu viteza de propagare a impulsului termic și ținând cont de faptul că distanța de la tubul inferior la capătul camerei de încărcare este, în funcție de calibrul și designul proiectilului, nu mai mult de 40–60 cm, impulsul termic acoperă această distanță în 0,0014–0,002 secunde, timp în care proiectilul din exemplul de mai sus nu va mai acoperi. peste 0,7-1 m.
Dar, din nou, distrugerea proiectilului va începe în mod clar înainte ca impulsul termic să ajungă la capătul camerei, deci este incorect să spunem că explozia va avea loc la 0,7–1 m după aprinderea prafului de pușcă cu care este echipat proiectilul. . Aici, mai degrabă, vom vorbi despre durata exploziei și 0,7–1 m va fi distanța pe care o va acoperi proiectilul, care se prăbușește deja în timpul exploziei.
Ținând cont de cele de mai sus, în exemplul descris mai sus, explozia unui proiectil de 6 dm echipat cu un tub de probă. 1894, ar trebui să vă așteptați la aproximativ 5–5,5 metri în spatele unei foi de 12 cm.
În articolul manualului naval „Răspunsul la proiectil. Partea diferențială” oferă o indicație de ardere experimentală, în timpul căreia obuze echipate cu un tub de probă. 1894, când a fost lovită o tablă de oțel de 12 mm, a provocat un gol la 5-6 metri în spatele ei. Din păcate, respectatul autor nu a furnizat un link direct către documentul din care au fost preluate aceste informații. Dar ceea ce este și mai trist este că nu există date despre calibrul proiectilelor, iar acest lucru este foarte important, deoarece scăderea vitezei pentru proiectile de calibre și mase diferite la lovirea unui obstacol de aceeași rezistență va fi diferită.
Cu aceeași viteză de lovire a țintei, un proiectil mai greu va avea mai multă „forță de muncă” decât unul ușor. Cu cât are mai multă „forță de muncă”, cu atât pierde mai puțină viteză când depășește un obstacol. Cu cât pierderea vitezei proiectilului este mai mică la depășirea unui obstacol, cu atât atacatorul din proiectil se mișcă mai lent față de proiectil. Cu cât percutorul se mișcă mai încet, cu atât va avea loc mai târziu explozia și cu atât este mai mare distanța pe care o va parcurge proiectilul înainte de explozie.
Dacă testul a fost efectuat cu obuze de 152 mm, atunci putem spune că calculele mele sunt complet corecte. Dar când aceeași tablă de oțel de 12 mm este lovită de un proiectil de 12 mm care cântărește 331,7 kg, cu aceeași viteză de 509,9 m/s (care corespunde unui interval de 5 m), explozia ar trebui să aibă loc undeva în jurul valorii de 280 – 19,6 m în spatele obstacolului. Acest lucru se datorează faptului că la o viteză de 20,6 m/s pe o tablă de oțel de 509,9 mm, un proiectil de 12 dm pierde 6 m/s când îl depășește, iar un proiectil de 1,495 dm pierde doar 12 m/s. În consecință, percutorul unui proiectil de 0,374 inchi va lovi amorsa de multe ori mai târziu decât omologul său pe un proiectil de șase inci.
Constatări
Am făcut calcule pentru distanțe de la 5 la 40 de cabluri pentru cel mai puternic proiectil de 12 dm cu o greutate de 331,7 kg pentru armura cimentată Krupp cu „K” = 2, precum și pentru armura omogenă. Am considerat ca timpul exploziei să fie momentul în care impulsul termic a ajuns la praful de pușcă cu care era încărcat proiectilul.
Ținând cont de toate cele de mai sus și cu condiția să nu fi făcut greșeli critice în gândirea mea, se obține următoarele. Când trageți un proiectil intern de 12 inci cu explozibil mare cu un tub arr. 1894 de la un tun standard Obukhov 12-dm cu o lungime a țevii de 40 de calibre:
1. La lovirea unui spate echivalent ca durabilitate cu oțel de 12 mm (să zicem, un cablu metalic), proiectilul ar fi trebuit să explodeze la 15 m (lovit la o distanță de 40 de cabluri) - 41 m (5 cabluri) în spatele obstacolului.
2. La lovirea țevilor și a suprastructurilor, totul depindea de lățimea suprastructurii, de numărul și grosimea pereților din aceasta. Depășirea unui obstacol echivalent ca durabilitate cu oțelul de 36 mm ar fi trebuit să determine explodarea proiectilului la 4 m (40 cabluri) - 9 m (5 cabluri) în spatele obstacolului. Putem, poate, să spunem că explozia trebuie să fi avut loc fie în interiorul suprastructurii, fie în spatele acesteia, dar deasupra punții navei.
3. La lovirea unei armuri necimentate de 75 mm grosime, un proiectil de 12 inci ar fi trebuit să producă un spațiu de 40 m la 2,5 de cabluri și la aproximativ 5 metri în spatele obstacolului la 4 cabluri.
4. În absolut toate cazurile de contact cu armuri cimentate, chiar și cu o grosime minimă a plăcii de 127 mm (la sfârșitul secolului al XIX-lea – chiar începutul secolului al XX-lea, nu erau încă capabili să cimenteze plăci de grosime mai mică) și la toate distanțele, proiectilul ar fi trebuit să explodeze în procesul de depășire a armurii.
Desigur, toate cele de mai sus nu sunt dogme. Nu trebuie să uităm niciodată că siguranțele, ca și proiectilele în sine, își îndeplinesc funcțiile în condiții de accelerare și decelerare extremă și pot acționa fără permisiunea. În luptă, un proiectil de doisprezece inci echipat cu un tub mod. 1894 ar putea exploda cu ușurință imediat la contactul cu pielea sau, dimpotrivă, să se rupă după spargerea plăcii de blindaj.
Permiteți-mi să vă reamintesc că nici măcar siguranțele germane din epoca Primului Război Mondial nu au funcționat întotdeauna așa cum a fost prevăzut, provocând explozii premature, pe care le-am descris în articol. „Despre daunele aduse crucișătorul de luptă Lion din Iutlanda. Ar fi trebuit nemții să tragă cu arme perforatoare?. Desigur, situația opusă este posibilă, când din anumite motive tubul de probă. 1894 a funcționat mai târziu decât se aștepta.
Concluziile pe care le-am indicat mai sus sunt, să zicem, niște valori medii la care carcasele rusești de oțel puternic exploziv de 331,7 kg echipate cu un tub mod. 1894.
Ei bine, vom vorbi despre tuburile pentru cochilii care conțin piroxilină în articolul următor.
Pentru a fi continuat ...
informații