журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
2005 год
2006 год
2007 год
2008 год
рубрики
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ

СТРАТЕГИИ

ОТРАСЛЬ

ИТОГИ

ПРЕДПРИЯТИЯ

ТЕХНОЛОГИИ

МЕТAЛЛЫ МИРA

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металл бюллетень. Украина" – №1, 2006
Приложения к статье
Таблица 1. Укрупненная классификация современной артиллерии
Таблица 2. Механические свойства ствольных сталей Крупа (по данным фирмы за 1934-й и 1996 год)
Таблица 3. Основные артиллерийские системы армий стран СНГ

ТЕХНОЛОГИИ

Последний довод королей и президентов

Современные материалы и технологии производства артиллерийских орудий

Изобретение пороха коренным образом изменило характер сражений. Появилось оружие, обладающее небывалой смертоносной и разрушительной силой. Развитие и совершенствование всех видов порохового оружия во многом определяли прогресс именно в производстве труб в зависимости от технологий. А в качестве «последнего довода королей» и «бога войны» артиллерия до сих пор сохраняет свою главную огневую роль, вопреки мощи танков, крылатых ракет и атомного оружия. История отечественной артиллерии к началу Великой Отечественной войны насчитывала около шести столетий. Артиллерия в сражениях на суше и на море всегда доминировала как базовая ударная сила. И недаром победитель, подсчитывая трофеи, на первое место ставил количество захваченных неприятельских пушек.

«Артиллеристы,

точный дан приказ!

Артиллеристы,

зовет Отчизна нас!

Из сотен тысяч батарей

за слезы наших матерей,

за нашу Родину –

«Огонь! Огонь!».

«Марш артиллеристов», 1943 год

«Наступление представляет собой движение вперед, и его кульминация – удар стали о сталь».

Ф. Энгельс

nРусские орудия

в историческом

ракурсе

Первое упоминание об артиллерийских боях на Руси относится к 1382 году. В Новгородской летописи за тот период указывается на наличие у русских дружин «тюфяков», «пускачей» и «пушек» (так именовались типы орудий). Это были первые образцы русской артиллерии, стрелявшей каменными ядрами на 200-250 м. Первые русские орудия состояли из железного (кричного) ствола, укрепленного на деревянной колоде (нынче – лафет); некоторые стволы для прочности скрепляли металлическими обручами. В 1408 году осадившие Москву татары не были подпущены к городским стенам дальнобойной артиллерией, изготовленной в Московской пушечной избе. В конце этого же века на реке Неглинной уже действовал Пушечный двор, где в 1483-1485 годах русским пушечным мастером Яковом были отлиты бронзовые пушки-«пищали» и «пищали-ручницы». Они до сих пор находятся возле здания Московского арсенала в Кремле. В 1556 году знаменитый «литец» Андрей Чохов отлил «Царь-пушку» калибром 890 мм, толщиной стенок у дула – 15 см, длиной – 5,3 м и весом в 40 т. Через 20 лет он же и П.Федоров сделали еще и «Верховную пушку» калибром 542 мм.

Как отдельный род войск артиллерия («наряд») в русской армии была создана в 1547 году: наряды городовые или крепостные, полевые и осадные. Переход от ковки стволов к их литью из бронзы дал возможность увеличить прочность стволов и повысить дальность траектории снарядов; почти до середины XIX века для отливки орудийных стволов использовалась так называемая пушечная (орудийная) бронза – сплав меди с 10% олова.

В 1700 году после поражения от шведов под Нарвой и потери почти всех своих пушек Петр I приказал снять с колоколен множество медных и бронзовых колоколов и переплавить их на новые орудия. Его идею через 80 лет повторили деятели Французской революции и Директории в 1789-1793 годах. Якобинцы размещали оружейно-пушечные мастерские даже в соборах и часовнях, используя в качестве сырья те же колокола и прочую металлическую утварь, а церковные помещения – под цеха.

В XVIII столетии заслуженной славой пользовались уральские «демидовские» пушки из литой тигельной стали марки «Старый соболь». В 1757 году уральские мастера Данилов и Мартынов создали одну из лучших литых пушек в истории артиллерии – 150-миллиметровый «полупудовой единорог» длиной в 10 калибров, простоявший на вооружении более столетия (он еще назывался «шуваловским» – в честь главного «артиллериста-фельдцехмейстера» империи графа П.Шувалова). Таких орудий всего было пять типов: двенадцати- и восьмифунтовые, в два, один и полтора пуда. Они были в два-три раза легче пушек, вели настильную и навесную стрельбу боеприпасами различных видов и сочетали в себе свойства пушек и гаубиц.

Русские оружейники освоили и новую технологию: стали сваривать трубы из железа. Но процесс был очень трудоемким: сначала сгибали толстый железный лист с краями внахлест, натягивали заготовку на стержень и проковывали молотами нагретые до полного размягчения кромки листа, пока они не сварятся между собой, причем, железные полосы различались по толщине – в казенной части потолще, для дула потоньше. По этой технологии производили и пистолеты, и мушкеты.

За XVIII век в Российской империи было построено 176 заводов, среди них – ряд артиллерийских; в 1716 году в производство внедряется горизонтально-сверлильный станок для расточки стволов. Все эти инновации помогли резко увеличить выпуск артвооружения. Если в конце XVII века в стране было около 4 тыс. орудий, то через четверть века их уже было вчетверо больше. В Туле в 1743 году было создано несколько полевых нарезных дульнозарядных пушек, сделанных из стали.

Орудия с самого появления артиллерии в качестве одного из основных родов войск и носителя заслуженного титула «бога войны» изготовлялись последовательно по трем базовым металлургическим технологиям: литьем, кузнечной ковкой и прокаткой труб на станах. С XIV до второй половины ХIХ века почти 90% пушек были литыми – из чугуна, свинца, кричного и пудлингового железа, бронзы, некоторых видов литой и тигельной стали. Когда же на металлургических и оружейных заводах главным источником энергии стал пар, то большая доля мировой артиллерии стала применять кованые стволы – чугунные и стальные. После Крымской войны, как правило, орудия начали делать из специальных марок стали. Процесс их производства был «дуплексным»: литую стальную болванку в горячем состоянии подвергали ковке до получения размеров, немного больших, чем у готового ствола. Канал ствола прокалывался пуансоном-плунжером на паровых молотах еще при ковке или же высверливался с помощью сверлильных станков после охлаждения.

Выплавляемая Альфредом Круппом тигельная сталь была в середине XIХ века одной из лучших в Европе. Но в конце 1855 года в Златоусте известный русский металлург П.М.Обухов получил замечательную специальную «орудийную сталь», превосходящую крупповскую по прочности. При сравнительном испытании орудийных стволов оказалось, что при последовательном увеличении заряда пороха германские стволы разрывались при восьмом, а обуховские – при четырнадцатом выстреле. В 1860 году на Кинзе-Михайловской пушечной фабрике из стали П.Обухова изготовили уникальную пушку, выдерживавшую 4 тыс. выстрелов без изменения своей баллистики. Это орудие конструкции профессора Артиллерийской академии Н.В.Маиевского было отмечено золотой медалью на Всемирной выставке в Лондоне в 1862 году.

Подлинная революция в артиллерийском деле произошла в конце XIX века, когда в Германии, США и Англии были изобретены, запатентованы и запущены трубопрокатные станы горячей прокатки и прессы конструкций Маннесманов, Келлога, Эрхардта, Штифеля, Асселя и Дишера. Процессы ковки и литья на оружейных заводах почти полностью отошли в прошлое. С этого времени открылись широкие возможности для выпуска труб самых разных диаметров (калибров), длин и толщин стенок. Кроме того, именно из катаных труб в огромных количествах стали производиться снаряды и бомбы, мины и патроны.

Советская артиллерия была создана за короткий исторический период. Молодому советскому государству в наследство от царской России достались неплохие по тем временам артиллерийские орудия, но у Красной Армии их было мало. Артиллерийская промышленность располагала рядом заводов: Обуховский, Путиловский, Мотовилихинский, Петроградский (в 1918 году был эвакуирован в глубь страны), завод бывшего акционерного общества «Виккерс», ряд арсеналов в разных городах и т.п.

Артиллерийское наступление как новый вид боевых действий Красной Армии был немыслим без наращивания мощностей оружейной промышленности, создания новых образцов орудий и минометов и значительного увеличения их количества в войсках. Первое из крупнейших в истории артиллерийское наступление произошло 19 ноября 1942 года под Сталинградом. Так было положено начало разгрому фашистских полчищ на Волге, а затем и на других направлениях, закончившемуся штурмом Берлина, причем, тоже с успешным участием советских пушек. И с тех пор этот день отмечается как праздник – День артиллерии, а впоследствии – День ракетных войск и артиллерии. Советские же оружейники-трубопрокатчики (будем так их называть) по праву гордятся своим неоценимым вкладом в Великую Победу и в последующее укрепление мощи Советской Армии.

nСтволы и калибры

Ствол – важнейшая часть артиллерийского орудия или комплекса. «Он предназначен для метания снарядов, ракет и мин в нужном направлении и с определенными скоростями поступательного и вращательного движения. Кроме того, он служит каморой, где происходят сгорание боевого заряда и работа пороховых газов при их расширении. Нарезы внутри орудийных стволов обеспечивают вращение снаряда в полете и его устойчивое положение», – гласит классическая советская книга «Артиллерия» 1942 года издания. Обеспечение прочности орудия – одна из ответственнейших задач создания, производства и эксплуатации артсистем, так как при непрочном стволе неизбежны как порча орудия и гибель расчета, так и срыв боевой задачи.

Все типы стволов, кроме безоткатных орудий и минометов, при откате и накате скользят по направляющим поверхностям люльки. Для связи с ней они оборудованы захватами либо специальными цилиндрическими наружными участками и тем или иным способом соединены с подвижными деталями противооткатных устройств. В зависимости от устройства стенок стволы подразделяются на девять типов: моноблоки; ствол, скрепленный с натяжением; стволы, скрепленные проволокой; автофретированные (с самоупрочнением по всей длине ствола) стволы; ствол со свободным лейнером (дополнительной направляющей внешней оболочкой); со свободной трубой; комбинированный ствол с трубой-моноблоком; разборные стволы; стволы с составными трубами или лейнерами. Современная полевая артиллерия и орудия на шасси (танки, САУ и гаубицы) применяют именно моноблочный тип стволов, в подавляющей части с «автофретированием». Их «технологическая монополия» обусловлена освоением производства высококачественных и особопрочных орудийных сталей, стойким к высоким давлениям газов от мощных снарядов.

В пушках малых и средних калибров (от полевого 86-миллиметрового до танкового 100-152-миллиметрового), безоткатных орудиях и минометах, некоторых полевых гаубицах (советская 152-«миллиметровка» 1943 года выпуска) используют именно стволы-моноблоки. В пушках крупных калибров (тяжелые гаубицы, орудия главного калибра на кораблях) могут применяться скрепленные стволы, а также со свободной трубой или лейнерами. Для длинноствольных орудий большой мощности и с большим износом внутренней поверхности (впрочем, сейчас их применяют в боевых действиях крайне редко) используют стволы со свободными лейнерами. Знаменитые немецкие дальнобойные орудия Первой мировой войны – осадные орудия сверхкрупного калибра с маркой Skoda (Австро-Венгрия, т.е. – Чехия), крупповские «Берта» (420-миллиметровая мортира) и «Большая Берта» (длина ствола – 150 калибров, вес снаряда – 120 кг, начальная скорость – 1650 м/с), обстреливавшие Севастополь фашистские осадные орудия типа «Карл» с дальнобойностью от 35-50 до 120-150 км тоже имели составные стволы или свободные лейнеры. Кстати, «крупповские», «фликовские» и «маннесмановские» оружейники того времени не могли производить толстостенные моноблочные трубы такой длины.

Советские пушкари-оружейники тоже создали мощнейшие гаубицы со свободной трубой: типа 305-миллиметрового орудия БР-18 с массой снаряда в 330 кг и дальнобойностью в 17 км (1939 года выпуска); пушки СМ-33 (1954 год) с массой снаряда в 467-231 кг и дальностью стрельбы от 53 до 127 км. Следует отметить, что по весу снарядов германские 150- и 210-миллиметровые пушки уступали советским, но по дальнобойности значительно их превосходили (почти в 1,5 раза). Это особо сказалось в первые годы войны, до создания новых советских артсистем, в том числе и знаменитых ЗИС-3 и «сорокапяток», а также пушек для танков и САУ. В 1941-1945 годах Красная Армия весьма эффективно применяла 280-миллиметровую мортиру (тоже 1939 года); ее снаряд весил 276 кг и точно поражал цель на расстоянии в 11 км.

В условиях современных боевых действий с применением арторудий (табл. 1) при высокой интенсивности стрельбы вопрос о нагреве стволов приобретает первостепенное значение. Следует учесть, что в момент выстрела давление в стволе достигает 200-400 МПа, температура пороховых газов – 2-3 тыс. градусов по Цельсию; мощность выстрела для 122-миллиметровой гаубицы – 130 МВт. Поэтому кратковременный пик очень высокой температуры в течение 0,001-0,6 с и высокое давление газов приводят к неравномерному разогреву стенок пушки и по толщине, и по длине ствола. Участки канала ствола у начала нарезов получают наибольшее количество энергии, но при интенсивной стрельбе сильнее всего нагревается дульная часть. Кроме того, нагрев сильно влияет на кучность и меткость стрельбы, при этом, происходит увеличение калибра и повышается «нутация снаряда» (колебательное движение вращающегося тела). Так, на корабельных шеститиствольных автоматических АУ типа А-213 и АК-630 для темпа стрельбы в 5 тыс. выстрелов в минуту было испытано несколько способов охлаждения стволов, в частности, был изготовлен и отстрелян спецпатрон с охлаждающей жидкостью. Но в итоге внутреннее охлаждение в пушках не было принято, а наружное обеспечивается прогонкой пресной воды или антифриза между кожухом и стволами.

Изгиб орудийного ствола из-за неравномерности температурных напряжений в «лучшем» случае может привести к снижению точности, в худшем – к разрыву ствола и разрушению артсистемы. Поэтому в результате боевых и учебных стрельбищ из десятков тысяч орудий по всему миру были сформулированы пять главных требований, предъявляемых к стволам:

он должен быть достаточно прочным;

у него должна быть высокая живучесть (это достигается подбором специальных вязких высокопрочных и жаростойких марок сталей, причем, живучесть ствола сильно зависит от его механической обработки – устройства нарезов и каморы, от чистоты обработки канала орудия);

конструкция ствола должна обеспечивать простоту и быстроту изготовления большого их количества при полной взаимозаменяемости деталей;

ствол должен просто и быстро собираться-разбираться для ремонта и замены его деталей без применения сложных приспособлений, кстати, это важнейший конструктивный фактор во время боя;

толщина стенок орудийной трубы должна обеспечивать сопротивляемость ствола ударам на марше о встречные препятствия, обстрелу бронебойными пулями и осколками артснарядов.

Следует отметить, что применение 100-125-миллиметровых гладких стволов для танковых и противотанковых пушек (!) вместо нарезных значительно повышает давление пороховых газов в канале ствола, а, значит, увеличивает начальную скорость и бронепробиваемость подкалиберных снарядов. Снаряд гладкоствольной пушки не вращается в полете (стабилизация обеспечивается оперением), отчего значительно повысилось бронепробивающее действие струи газов и металла при разрыве кумулятивных снарядов. Преимущества гладкого ствола заключаются также в том, что он меньше подвержен эрозии от пороховых газов, срок его службы вдвое выше, чем у нарезного, а производство таких пушек дешевле из-за отсутствия внутренней механической обработки. Толщина стенок таких стволов составляет 30-45 мм.

nТрубы для пушек

Подавляющую часть пушек в мире сейчас производят из катаных труб. Современные трубные станы могут изготовлять бесшовные трубы диаметром от десятых долей миллиметра до полуметра, так что ряд артиллерийских калибров – от 20 до 406 мм – вписывается в существующий сортамент. В частности, на японских линкорах «Ямато» и «Мусаси» были установлены суперпушки главного калибра из бесшовных труб калибром 457 мм, который был почти наибольшим среди действовавших орудий за все время существования корабельной артиллерии.

Исторически в оружейной металлургии сложилось так, что артиллерия северных и восточных стран (России, Швеции и Турции) предпочитала литье и ковку. Англия, Франция и Германия до 80-х годов XIX века тоже выпускали орудия по этим же технологиям, но после «трубопрокатной НТР» перешли на использование катаных труб для стволов пушек. Однако мощные гаубицы и мортиры по-прежнему ковали из литых слитков. Одним из самых распространенных материалов для стволов была Flussstahl («плавленная сталь»). Ствольные болванки получали методом тигельного литья и подвергали длительной ковке, в результате чего металл упрочнялся настолько, что отпадала необходимость в термической обработке – закалке и отпуске. По химическому составу это была среднеуглеродистая сталь с содержанием: углерода – 0,45%; марганца – 0,70%; кремния – 0,25%; серы и фосфора – до 0,035%. Сталь с теми же механическими свойствами и химическим составом, но выплавленная в мартеновских печах, получила название Laufstahl («ствольная сталь»).

В 1896 году фирма Krupp запатентовала универсальную сталь, предназначавшуюся как для гладких, так и для нарезных стволов, – Special-Gewehr-Lauf-Stahl («специальная оружейная ствольная сталь»). Эта сталь, содержащая 0,61% углерода, 0,65% марганца, 0,43% кремния и до 0,04% серы и фосфора, поставлялась потребителям в виде закаленных ствольных болванок, которые и в процессе выработки стволов также сохраняли закалку. Высокая прочность материала давала возможность делать стволы с тонкими стенками, а, значит, и уменьшать вес орудий и ручного оружия. Ружья и винтовки со стволами из «специальной стали», естественно, стоили дороже изделий со стволами из «плавленной стали».

В начале 20-х годов в Германии был обнародован химический состав нержавеющей стали (Nichtrostender Stahl – Nirosta), впервые полученной в лаборатории Круппа в 1912 году. Накануне Первой мировой войны ее высокая сопротивляемость коррозии привлекла внимание генералов, в результате химсостав сплава был немедленно засекречен. Nirosta содержала 18% хрома и 8% никеля.

После рассекречивания способа ее получения Густав Крупп предоставил известной фабрике «Зауэр и сын» в Зуле исключительное право выпуска ружей с нержавеющими стволами. Для улучшения структуры материала и придания ему необходимой прочности заготовки Nirosta подвергали проковке и отпускали потребителям в закаленном виде. Несмотря на высокие механические свойства и огромную коррозийную стойкость Nirosta обладала существенными недостатками: дороговизна; стволы с трудом поддавались воронению; при нагреве от частой стрельбы (например, на стенде) на стволах отпаивались планки. По этим причинам Nichtrostender Stahl не получила широкого распространения в качестве ствольного материала.

Не нашла должного применения и легированная (или малоржавеющая) сталь, которая на стволах обозначалась «Inerso Laufstahl» («инертный сорт ствольной стали»). Эта замечательная по механическим характеристикам сталь рекомендовалась компанией для стволов оружия среднего и высокого разбора, но она не получила распространения среди оружейников из-за трудности обработки. Полных данных о ее химическом составе не сохранилось, известно лишь, что металл содержал около 1% хрома.

Разумеется, ствольный материал Круппа не ограничивался запатентованными разработками. Кроме «плавленной стали», в конце XIX и начале XX века на нарезных стволах германских ружей встречалась надпись «Guss-Stahl Krupp Essen» («литейная сталь Круппа»). Так обозначали одну из высокоуглеродистых марок тигельной стали. Прочность этого сплава, способного выдерживать высокие давления газов в каналах нарезных стволов, была обусловлена повышенным содержанием углерода. Механические свойства сталей приведены в табл. 2. В настоящее время компания выплавляет специальную сталь пяти марок, которую используют известные европейские производители артиллерийского, стрелкового, автоматического и охотничьего оружия. Кроме основных элементов (железо, углерод, кремний и марганец) крупповские стали включают легирующие добавки в виде Cr, Ni, V и Mo.

Хромомолибденованадиевая сталь от Круппа марки 32CrMoV12 содержит 0,30-0,35% углерода, 0,35% кремния, 0,60% марганца, 2,80-3,20% хрома, 0,80-1,20% молибдена, 0,25-0,35% ванадия, около 0,025% фосфора и 0,010% серы. У всех современных немецких сталей – высокие показатели прочности и пластичности, они отличаются коррозиестойкостью и отлично обрабатываются режущим инструментом. Специальная ствольная сталь Круппа поставляется заказчикам в виде горячекатаных кругов или прутков. В зависимости от режимов термомеханической обработки заготовок она имеет предел текучести от 80 до 95-105 кг на кв. мм. При относительно небольшой массе ствольные трубки и трубы из этой стали характеризуются исключительной прочностью. На ружейных и орудийных стволах крупповская сталь обобщенно обозначается так: Krupp-Special-Laufstahl («специальная ствольная сталь Круппа»). И, хотя в настоящее время хорошую конструкционную сталь получают на десятках европейских заводах от Украины до Англии, многие оружейные компании по-прежнему предпочитают крупповский металл.

nПушечные заводы

Испокон веков русское пушечное производство размещалось на севере и в центре европейской части России, а также на Урале. В период великой эвакуации 1941 года устаревшие уральские заводы получили второе дыхание за счет оборудования более современных предприятий Украины (донбасских и приднепровских), украинских ученых, конструкторов и рабочих. Так, Первоуральский новотрубный создавался на базе Никопольского ЮТЗ, новосибирский «Тяжстанкогидропресс» и красноярский «Сибтяжмаш» – из донбасских НКМЗ и СКМЗ.

Базу российского и советского артиллерийского производства почти 150 лет обеспечивали крупнейшие машиностроительные заводы с высокоразвитой металлургией, в первую очередь, – петербурско-ленинградские, тульские и уральские. Самыми мощными заводами на западе России были Путиловский (потом «Кировский»), Обуховский (после 1917-го – завод № 232 «Большевик»), Санкт-Петербургский орудийный. Диапазон выпускаемых питерскими рабочими и инженерами орудий был очень широкий – от 37-миллиметровых зениток до осадных гаубиц (500- и 406-миллиметровые САУ типа СМ-54 для стрельбы ядерными снарядами).

Пушечные системы в центральных областях в больших объемах выпускали тульские оружейники (ТОЗ, завод № 7 «Тульский Арсенал», тульский Машзавод), Брянский арсенал (завод № 13 им.С.Кирова), заводы Подмосковья (Подольский мехзавод № 88, им.Калинина в Мытищах, Подлипский завод № 8 им.Калинина, созданный за счет оборудования и персонала эвакуированного в 1918-1919 годах Петроградского орудийного завода, Ковровский ИНЗ-2). В Верхнем Поволжье мощным оружейным предприятием стал завод «Новое Сормово» в Нижнем Новгороде.

На юге СССР производство пушек велось на крупнейшем волгоградском военно-промышленном предприятии «Баррикады» и Новочеркасском заводе

№ 352 (после войны перепрофилирован). ПО «Баррикады» и ЦКБ «Титан» по-прежнему разрабатывают и выпускают новейшие артсистемы – сухопутные, корабельные, самоходные, танковые и ракетные установки, оставаясь признанным лидером ВПК России и СНГ. В области разработки новых и модернизации уже существующих артустановок также известны КБ «Точмаш» и АО «Спецтехника», «Ижевские механические заводы», знаменитые своими автоматами АК и зенитками, Ковровское ПО им.Дегтярева (минометы и гранатометы).

Перед Великой Отечественной войной в СССР на заводах Украины и Поволжья уже был освоен выпуск стволов-моноблоков на трубных станах и методом центробежного литья. А в тяжелейшем военном 1942-м на Челябинском трубопрокатном заводе невиданными темпами смонтировали новую мощную «пилигримную» установку. С ее запуском связано изготовление новой оборонной продукции для Советской Армии – стволов для танковых орудий, оболочек для мощных авиабомб и снарядов.

Всю силу своего аналитического ума и инженерного таланта вложил выдающийся советский ученый-трубник, профессор ДМетИ Павел Терентьевич Емельяненко в решение важнейшей задачи: избавить «пильгер-стан» от традиционного в мировой практике двадцатитонного маховика. Любому трубопрокатчику подобная идея в то время могла показаться «научным авантюризмом». Зато отказ от маховика обеспечивал досрочный – почти на год – пуск стана «8-16»! Так что было ради чего забыть обо всем на свете, кроме этой девятиметровой махины. И вот здесь работе П.Т.Емельяненко сопутствовал заслуженный успех. Вскоре на фронт в большом количестве отправились новые мощные орудия, заготовки для боеприпасов, а все новые «пилигримные» станы уже строились без «чертовых колес». Но основным методом изготовления все же оставалась ковка, особенно пушек больших калибров. Опять же, П.Емельяненко в годы войны доказал возможность выпуска труб для минометных стволов на «автомат-стане» Первоуральского НТЗ по новой технологии и с повышенной производительностью. За эту работу украинец П.Т.Емельяненко вместе с соавторами-уральцами был удостоен Госпремии СССР первой степени – именно в переломном и решающем для победы 1943-м.

Урал всегда считался становым хребтом советского ВПК, а российская артиллерия производства уральских заводов славится в мире уже более трех веков (табл. 3). Новый в России Пермский пушечный завод создавался как комплекс предприятий полного цикла – от выплавки стали до испытаний готовых орудий всех типов: буксируемой и самоходной артиллерии, семейства танковых пушек, РСЗО, 120-миллиметровых арторудий и минометов. Мотовилихинские заводы в Перми (теперь – ОАО «ММЗ» и Пермский машзавод; во время войны – ОКБ и завод № 172 – завод им.Сталина) и питерский Обуховский были первыми «сталепушечными ласточками» в России. От своего рождения и поныне они остаются главными поставщиками артиллерии для армий России и СНГ, стран – членов ОВД и других зарубежных государств – от Финляндии до Анголы.

На пермском предприятии освоены высокоточные технологии механической обработки стволов, в основе которой лежат методы активного управления геометрическими параметрами (разностенность, прямолинейность каналов и напряженно-деформированное состояние заготовки-«автофретажа» на всех основных операциях технологического процесса). Обработка стволов и деталей артиллерийских систем проводится на специализированном высокопроизводительном и точном станочном оборудовании, связанном в единые поточные линии и автоматизированные комплексы, что обеспечивает изготовление стволов калибров от 45 до 240 мм и длиной до 10 м. Артиллерийские системы и их компоненты, создаваемые на предприятии, характеризуются: высокими значениями ударной вязкости материала основных компонентов в диапазоне температур от –500 до +500 С, малой относительной массой, минимальными габаритами и простотой конструкции, высокой технологичностью производства и ремонта. Продукция на всех стадиях – от выплавки металла до окончательной приемки системы – подвергается тщательному контролю. Постоянно проверяется последовательность всех операций в соответствии с заданной технологией и четко разработанной системой качества. Полностью автоматизированные лаборатории для проведения специального контроля основных параметров и характеристик стволов, казенников, клиньев, цилиндров и другого комплектного оборудования обеспечивают качество артиллерийских систем, соответствующее требованиям мировых стандартов, что удостоверяется сертификатами официальных организаций России.

Если же в уральском регионе сосредоточено металлургическое и машиностроительное производство по полной программе (а монополист вреден даже в ВПК), то мотовилихинских пушечных мастеров успешно дополняют соседи. В первую очередь, это производители танковых вооружений «Уралвагонзавода-УВЗ» (Нижний Тагил), а сухопутные орудия, в частности, мощные гаубицы, зенитки и дивизионные пушки для ВС России выпускают на екатеринбургском унитарном предприятии «Завод № 9» (ранее – филиал «Уралмаша»), заводе им.Калинина (наследник подмосковного завода № 8). Эти мощные и знаменитые уральские заводы в кооперации с другими предприятиями местного ВПК могут изготовлять артсистемы почти всего ассортимента – буксируемые, самоходные, авиационные и переносные. С заготовками для стволов тоже нет дефицита: мощности ЧТПЗ, ПНТЗ, Синарского и других трубных заводов обеспечивают выпуск любой трубы любого сортамента из специальных орудийных сталей и сплавов. Активно модернизируется и оружейно-вагонный гигант «УВЗ». Здесь в середине марта 2005 года в кузнечном цехе № 1 была сдана в эксплуатацию радиально-ковочная машина RF-35 от австрийской компании GFM производственной мощностью 180 тыс. т в год (продукция – оси для вагонов и танков, а также артиллерийские стволы). Одновременно с запуском RF-35 на капитальный ремонт была остановлена (ныне уже действует) РКМ, отработавшая около 30 лет. Все задания выполнялись под руководством австрийских специалистов. В России еще есть также несколько сибирских предприятий и специальные НИИ, конструирующие и выпускающие орудия и снаряды к ним – в Томске, Юрге, Новосибирске и Красноярске. Для производства современной самоходной гаубицы «Мста-С» были даже созданы специальные производства в Стерлитамаке и на «Уралтрансмаше» (Екатеринбург).

На крупнейшем подмосковном комбинате «Электросталь» для выпуска артиллерийских стволов-моноболков и заготовок для них в кузнечно-прессовом цехе № 1 установлены два гидравлических пресса усилием в 4000 тс, имеются участки для термообработки – отпуска, отжига и отделки поковок (обточка, шлифовка). В состав цеха входят кузнечное отделение с трех- и семитонным молотом для производства кованого сорта круглого и квадратного (размерами 80-200 мм) и прямоугольного (размерами 30-120х100-300 мм) сечения. Есть еще и высокомеханизированный цех – КПЦ № 2. Здесь установлены радиально-ковочная машина SXP-55 с усилием в 10 МН фирмы GFM (Австрия) и горизонтальный экструдинг-пресс с усилием в 63 МН. Благоприятная схема деформации металла на РКМ обеспечивает получение поковок и заготовок с высоким качеством поверхности и повышение уровня автоматизации и механизации процесса ковки. Сортамент продукции – поковки и заготовки круглого и квадратного сечений размером 105-180 мм. Горизонтальный пресс в 63 МН предназначен для получения прутков диаметром 80-210 мм сложнолегированных особотруднодеформируемых сплавов. Именно на «Электростали» была разработана специальная суперпрочная сталь ЭП-836 (с Cr, Nb, Ni и V), которая сейчас широко применяется для производства артиллерийских и ракетных комплексов.

В Украине нет производства собственных сухопутных артсистем. Нужды строителей бронетанковой техники обеспечиваются стволами сумского НПО им.Фрунзе, НКМЗ и СКМЗ (Краматорск), а также харьковского завода им.Малышева. Кстати, до войны краматорские заводы выпускали механическое оборудование для крупных корабельных орудийных систем ВМФ СССР под 180-406-миллиметровые пушки в кооперации с ленинградскими корабелами. Так, кузнечное производство на сумском заводе УБВТ включает в себя радиально-ковочную машину и быстродействующий пресс, обеспечивающие получение кованой заготовки диаметром от 90 до 350 мм и длиной до 17 м для производства утяжеленных бурильных и ведущих труб и орудийных заготовок. Далее заготовки подвергаются термической обработке – закалке с последующим высоким отпуском для получения необходимых физико-механических свойств будущих изделий.

nСтали и сплавы

для стволов

Материалы для орудийных стволов весьма разнообразны, но и стандартизированы: это те же медь, чугун, бронза, тигельная и кричная сталь, современные сплавы из титана и тугоплавких металлов. Но основным орудийным металлом в течение прошлого и нынешнего веков остается высокопрочная легированная «пушечная» сталь, очень часто в механическом и химическом сочетании с тугоплавкими металлами. Кроме традиционных материалов для артиллерии, оружейники в последнее время обратили внимание на возможность использования сплавов титана. «Коса и камень» – это точный «портрет» двойного применения этого тугоплавкого и прочного металла: как для современных типов брони (сплавы марок ВТ-3:16 и марки ОТ4 легированные Al, Sn, Fe, Cr, Si, Zr) на боевых кораблях, субмаринах, самолетах и танках, так и для орудийных стволов и боеприпасов к ним, которые именно эти цели должны поражать. Высокая прочность и пластичность титановых сплавов особенно привлекательна для того вида артиллерии, где важны кратковременные, но периодические высокие температурно-механические напряжения, причем, разнонаправленные.

Весьма опасно для артиллерийских систем явление ползучести, ведущее при интенсивной и частой стрельбе к разрушению стволов и всей орудийной системы. Поскольку ее скорость зависит от состава и микроструктуры металла, то ползучесть пытаются замедлить специальным легированием сталей или же изменением строения данного сплава за счет термообработки. А поскольку, чем выше температура плавления металла (у титана – 18000 С), тем выше и температура его рекристаллизации, естественным методом создания жаропрочных пушечных деталей будет использование металлов с большей температурой плавления. Ученые НМетАУ, профессор,

д-р техн.наук, завкафедрой ТОМ Л.Н.Дейнеко и канд. техн.наук, доцент В.Ю.Костыря по заданию ГосЦентра Украины установили в цикле работ по артиллерийско-стрелковому вооружению – АСВ (впервые в Украине создана и осуществлена опытно-промышленная апробация комплексной технологии предварительной и совмещенной с противофлокенной обработкой ТО специальной трубной заготовки с окончательной низкотемпературной и термомеханической обработкой орудийного ствола), что таким материалом для стволов может быть известный титановый сплав ВТ3-1, где содержание Al составляет 6,3%, Cr – 1,9%, Mo – 2,8%, Fe – 0,41%, остальное – Ti. При нормативных температуре нагрева ствола в 4000 С и пределе прочности более 250 МПа этот сплав имеет соответственно температуру в 8500 С и sВ около 650 МПа. Ползучесть у этого материала практически исключается. Легкость же титановых стволов по сравнению со стальными дает им преимущество при изготовлении переносной артиллерии – ПЗРК, минометов, гранатометов, безоткатных орудий.

Однако все титановые сплавы обладают очень низкими антифрикционными свойствами и без соответствующей обработки не пригодны для изготовления трущихся деталей. Поэтому для повышения износостойкости наиболее перспективна поверхностная лазерная закалка внутренней поверхности орудий (особенно минометов и гладкоствольных танковых пушек). Эта технология выгодна там, где долговечность изделия лимитируется его износостойкостью и усталостной прочностью или же где обычная закалка ТВЧ (другим местным нагревом) исключается из-за сложной конструкции.

Упрочнение поверхностей лазером имеет ряд позитивных особенностей: можно упрочнять локальные объемы материала (по глубине и площади) в местах повышенного их износа, получая твердость на 15-20% выше, чем после обычной ТО. Реально также местное упрочнение металлоизделий в труднодоступных полостях, углублениях и т.п., куда лазерный луч вводят с помощью несложных оптических устройств. С помощью лазерного луча обеспечивают «пятнистое упрочнение» на значительных площадях деталей, а также обрабатывают заданные микрошероховатости на них.

Металлурги и машиностроители установили, что можно получать определенные физико-механические и химические свойства в конкретных местах благодаря вводу легирующих элементов лазерным излучением. Так как после лазерной обработки отсутствует деформация (коробление) после ТО, можно исключить операции правки, шлифовки, хонингования и т.п. Высокая твердость поверхностного слоя титанового изделия – и без того очень прочного и легкого – обусловлена образованием мелкозернистой структуры глубиной до 5 мм. Средняя производительность термоупрочнения лазером в среде аргона составляет до 500 кв. мм в минуту, а на воздухе – до 800 кв. мм в минуту. Этот процесс повышает стойкость металла – и титана, и жаропрочной износостойкой стали – более чем вдвое. Например, из титановых сплавов такого типа изготовлены основные узлы и механизмы сверхлегкой гаубицы ФРГ типа UFH-155-мм, отчего ее вес уменьшен на 10-14% по сравнению с аналогами.

Как бы ни были хороши титан и его аналоги, но сталь все-таки более востребована, она надежнее и качественнее. В СНГ сложилось территориальное распределение научных, технологических и производственных организаций по артиллерийской тематике. Украинские НИИ, ПКТИ и КБ при производстве стволов артсистем, в основном, использовали тугоплавкие и редкие металлы, а заводы и институты Урала, Москвы и Ленинграда развивали именно «стальное направление». В итоге все орудийные системы СНГ сейчас производятся методом «моноболоков» (автофретированных, а также составных из двух-трех моноблоков) из стальных труб. Причем, и здесь учитываются экономичность производства и логистика разных марок «пушечного металла»: сложные системы с вкладными стволами высокой живучести из ТМ и высокопрочной стали разрабатывались в Днепропетровске и Запорожье (ВНИТИ и завод «Днепроспецсталь-ДСС»). Стали и сплавы для АУ и АС серийного и особого назначения (для крупных калибров и длинных стволов) выплавляются на ОАО «Электросталь» (марк

Владимир Отрощенко
Использованы материалы: Ф.Энгельса «Артиллерия», А.Широкорада
«Энциклопедия
отечественной артиллерии», В.Шункова «Артиллерия», И.Пыхалова, В.Виргинского, В.Новикова
«Оружие победы»,
журналов «МастерРужье», «ЗВО», «Военный парад», «Арсенал»,
«Зеркало недели», «ВТГ», пресс-релизов Сумского ЗУБВТ, ОАО «ММЗ»,
ГУП «Уралвагонзавод»,
ЭМK «Электросталь»
(Россия), сайтов revolver.ru, Guns.ru, IsraGold.com, www.dorkom-expo.ru, НИОКР и НИР
под руководством
Л.Н.Дейнеко, В.Ю.Костыри (НМетАУ), Н.М.Туренкова, А.Г.Яблокова,
Г.Г.Шепеля (НИТИ)

 
© агенство "Стандарт"