Zapalniki rosyjskiej artylerii morskiej podczas wojny rosyjsko-japońskiej. Układ rurowy 1894
Materiał ten jest uzupełnieniem mojego cyklu artykułów poświęconych krajowym działom morskim i pociskom do nich. Wyrażam szczerą wdzięczność szanownemu Aleksiejowi Rytikowi (między innymi jednemu z autorów VO) za okazaną pomoc i udostępnienie niektórych niedostępnych dla mnie źródeł.
Trochę teorii
Podczas wojny rosyjsko-japońskiej służył w służbie krajowej flota składał się z różnych typów bezpieczników, zwanych także lampami, w tym:
1) wyrzutnie pocisków odłamkowo-burzących – zapewniające detonację pocisku po uderzeniu w przeszkodę;
2) rury uderzeniowe pocisków przeciwpancernych - zapewniające rozerwanie pocisku po przejściu przez pancerz;
3) zdalne wyrzutnie - zapewniające detonację w określonej odległości od broni, która ją wystrzeliła;
4) rury podwójnego działania - łączące w sobie cechy rur dystansowych i amortyzatorów. Oznacza to, że pocisk wyposażony w taką lufę eksplodowałby na zadanej odległości, ale gdyby jeszcze przed pokonaniem tej odległości pocisk trafił w cel, to w odróżnieniu od rurki dystansowej, przerwa nadal by występowała.
W artykule zaproponowanym drogiemu czytelnikowi omówiono budowę i zasadę działania tylko dwóch lamp, a mianowicie:
1) rura uderzeniowa arr. 1894 (zmodyfikowany przez Baranowskiego);
2) rura amortyzująca podwójnego działania zaprojektowana przez kapitana A.F. Brinka.
Powodem tej selektywności jest to, że to właśnie te wyrzutnie zostały wyposażone w krajowe stalowe pociski przeciwpancerne i odłamkowo-burzące średniego i dużego kalibru, które stały się głównymi bronie Okręty rosyjskie w bitwach morskich 1904–1905. W tym artykule nie będę rozważał innych wyrzutni morskich, ale dla lepszego zrozumienia cech konstrukcyjnych przedstawię krótki opis zapalnika 11DM, który był używany do pocisków dział obrony wybrzeża i zajmuje, że tak powiem, pozycję pośrednią pomiędzy modułem lampowym. 1894 i fajkę Brink.
Powyższe lampy, w tym 11DM, to zapalniki dolne, udarowe, inercyjne. W tym przypadku „dół” odnosi się do położenia rurek wkręconych w dno pocisku, „uderzenie” odnosi się do wyzwalania w wyniku kontaktu z celem, a „inercja” odnosi się do siły, która zapewnia wpływ napastnika na podkład.
Zaznaczam, że fajki te mogą być w źródłach nazywane nieco inaczej (np. „próbka fajki 1894”), ale to oczywiście nie zmienia istoty.
Rura uderzeniowa arr. 1894
Opis budowy i zasady działania probówki. 1894 wraz z jej rysunkiem zaczerpnąłem z podręcznika „Kurs artylerii morskiej. Część I. Proch, działa, naboje i wyrzutnie” I. A. Yatsyno (wydanie drugie, 1900), s. 205–206. Zwracam uwagę, że informacje podane przez I. A. Yatsyno w pełni potwierdzają „Podręcznik artylerii dla uczniów klas strzelców i podoficerów artylerii szkolnego oddziału artylerii Floty Bałtyckiej”, rozdział VI „Pociski, wyrzutnie pocisków, rurki nabojowe do ładunków zapalających oraz nabojów, flar i rakiet”, wydanej przez drukarnię Ministerstwa Marynarki Wojennej w Admiralicji Głównej w 1909 roku.
Niestety jakość rysunku pozostawia wiele do życzenia, ale zasadę działania można na nim wyjaśnić.
Korpus wykonany został z żółtej miedzi i miał kształt walca z jednym dnem. Tuleja głowicy (1) miała pośrodku otwór umożliwiający przejście ognia ze spłonki bezpośrednio do korpusu pocisku. Otwór ten zakryto cienką mosiężną uszczelką (2) chroniącą wnętrze rurki przed zanieczyszczeniem. Oczywiście uszczelka była na tyle cienka, że ogień z łatwością mógł ją pokonać po wypaleniu podkładu.
Poniżej tulei nagłownej znajdował się wewnętrzny rękaw zawierający kapsułkę. Kapsułką była filiżanka z czerwonej miedzi (3), do której wciśnięto kompozycję szokową (4), będącą mieszaniną soli Berthollet, piorunianu rtęci i antymonu.
Pod tuleją wewnętrzną znajdował się prostownik (5) – cylinder z wewnętrznym szerokim kanałem przelotowym, który nie był niczym zabezpieczony i mógł swobodnie poruszać się wewnątrz tulei, ale opierał się na sprężynie zabezpieczającej (6), o czym poniżej .
I wreszcie napastnik (7), wyposażony w ostre żądło (8). Napastnik ten także mógł swobodnie poruszać się w lufie, lecz przed oddaniem strzału był dociskany do dna tubusu za pomocą prostownika i sprężyny zabezpieczającej.
Zasada działania była bardzo prosta. Podczas wystrzeliwania pocisku prostownik, uniesiony siłą bezwładności, przesunął się na dno tubusu, ściskając i prostując nóżki sprężyny zabezpieczającej.
Po tym perkusista był wolny. Ale gdy pocisk był w locie, napastnik, podobnie jak prostownik, został dociśnięty do dna rury tą samą siłą bezwładności skierowaną w kierunku przeciwnym do lotu pocisku. Jednakże, gdy pocisk uderza w określoną przeszkodę, w naturalny sposób zużywa energię, aby ją pokonać, i zwalnia, tracąc prędkość.
W tym momencie napastnik, uniesiony siłą bezwładności już w przeciwnym kierunku (w kierunku ruchu pocisku), w dalszym ciągu poruszał się z prędkością bardzo bliską prędkości pocisku przed uderzeniem, pokonał odległość do spłonki, uderzył ją i podpalił. Ogień, przebijając mosiężną uszczelkę, zapalił główny ładunek pocisku, powodując eksplozję.
Co ciekawe, V.I. Rdultovsky w swoim „Szkicu historycznym rozwoju lamp i zapalników od początku ich użycia do końca wojny światowej 1914–1918”. zawiera informacje o probówce. 1883, który ma niezwykle podobne urządzenie do modu lampowego. 1894 z minimalnymi różnicami.
Mogę zgadnąć, co następuje. Układ rurowy 1883 był używany w artylerii przybrzeżnej, co oznacza, że został stworzony przez Departament Wojskowy. Jest prawdopodobne, że Baranowski później przejął jego projekt i zmodyfikował go na potrzeby floty, po czym został wymieniony w Departamencie Morskim jako mod lampowy. 1894. W tym przypadku nazwa probówki staje się jasna. 1894 przez I. A. Yatsyno w wersji „zmodyfikowanej przez Baranowskiego”.
Układ rurowy 1894 we flocie krajowej można było używać wyłącznie w łuskach wypełnionych prochem dymnym lub bezdymnym. Zupełnie nie nadawał się do pocisków wypełnionych piroksyliną, gdyż zawarta w nim kapsuła nie miała wystarczającej mocy, aby zdetonować ładunek piroksyliny w pocisku.
O bezpiecznikach natychmiastowych
Zasadniczą różnicą pomiędzy zapalnikiem udarowym natychmiastowym a bezwładnościowym jest ich skrócony czas działania. Dla bezpiecznika bezzwłocznego jest to 0,001 sekundy, natomiast dla bezpiecznika inercyjnego około 0,005 sekundy. przybliżony.
Zapalnikiem natychmiastowym może być zapalnik czołowy, który zapewnia detonację amunicji w momencie zetknięcia się z celem. Jako przykład podam ilustrację ich „Podstaw urządzenia i konstrukcji naziemnych dział artyleryjskich i amunicji” (Voenizdat, 1976).
A – zanim pocisk uderzy w przeszkodę; b – gdy pocisk uderza w przeszkodę; 1 – napastnik reakcji; 2 – membrana; 3 – kapsułka
W związku z powyższym i pomimo tego, że w literaturze np. W. Polomosznowa „Bitwa z 28 lipca 1904 r. (Bitwa na Morzu Żółtym (bitwa o przylądek Szantung)” model tuby 1894 jest często nazywana lampą natychmiastową (tym też zgrzeszył autor tego artykułu), jest ona inercyjna, a jej czas działania jest dłuższy niż lamp bezzwłocznych.
Cechy bezpieczników inercyjnych na przykładzie rurki próbnej. 1894
Czas pracy rury powrotnej 1894 składał się z:
1) okres ruchu zapalnika od chwili uderzenia w przeszkodę do rozpoczęcia detonacji kapsuły;
2) czas trwania detonacji kapsuły;
3) odległość między przeniesieniem impulsu cieplnego a odległością spłonki od prochu, którym załadowano pocisk.
Uważa się, że bezpieczniki inercyjne mają czas działania około 0,005 sekundy, ale w rzeczywistości podany czas nie jest stały.
Dlaczego?
Czas detonacji spłonki zależy od jej składu chemicznego i ilości materiału wybuchowego. Niestety nie mam rysunków układu rurki. 1894, ale na podstawie posiadanych rysunków można przyjąć, że grubość kapsuły detonatora nie przekracza 1 cm. Biorąc pod uwagę fakt, że prędkość detonacji zawartej w jej składzie rtęci piorunianowej wynosi 5 m/s, kompletna detonacja nastąpi za 400 s – czyli czasu skromnego nawet jak na standardy zapalników.
Jeśli chodzi o impuls cieplny, zakładając, że będzie musiał przebyć 3 centymetry, aby wyjść poza rurkę, i biorąc pod uwagę prędkość propagacji impulsu cieplnego wynoszącą 300 m/s, otrzymujemy czas 0,0001 sekundy.
W związku z tym czas detonacji spłonki i przekazania impulsu termicznego jest znikomy, a zdecydowaną większość czasu działania zapalnika zajmuje okres ruchu wybijaka do spłonki.
Z kolei o czasie ruchu napastnika decydowały dwie składowe:
1. Odległość, jaką napastnik musiał pokonać. Składała się na nią szczelina pomiędzy końcówką a kapsułą oraz tzw. głębokość przebicia – odległość, jaką musiała pokonać kapsuła, aby zapewnić jej detonację.
Ogólnie rzecz biorąc, suma tych długości również ma tendencję do stałej. Odległość pomiędzy iglicą a spłonką w probówce. 1894 wynosił około 9 mm. Głębokość penetracji spłonki wymagana do jej detonacji dla współczesnej amunicji szacuje się na 1,2–1,5 mm i prawdopodobnie była taka sama dla spłonki probówki. 1894.
W sumie odległość ruchu napastnika można określić na (średnio) 14 mm.
2. Prędkość ruchu napastnika względem korpusu pocisku. Zależy to od szeregu parametrów zewnętrznych, takich jak np. odchylenie toru lotu pocisku od płaszczyzny docelowej w momencie uderzenia w nią, prędkość obrotu pocisku itp.
Do tego dochodzą czynniki wewnętrzne – perkusista tuby arr. 1894, podążając za detonatorem, pociągnie za sobą sprężynę zabezpieczającą, której nogi zetkną się z prostownikiem i energia zostanie na to wydana.
W tym artykule nie ma potrzeby uwzględniania wszystkich tych czynników i, szczerze mówiąc, nie jest to możliwe - nadal nie jestem fizykiem z wykształcenia. Dlatego w dalszej części jako przykład rozważę prosty przypadek zrozumiały nawet dla niespecjalisty - pocisk trafiający w płaski cel pod kątem 90 stopni do jego powierzchni (odchylenie od normalnej wynosi zero). Pomijam siłę tarcia zaczepu podczas ruchu jako nieistotną - trzeba jeszcze zrozumieć, że przy wyjmowaniu sprężyny zabezpieczającej z przedłużką, zaczep poruszał się swobodnie wewnątrz tubusu.
Biorąc pod uwagę powyższe założenia, prędkość napastnika względem korpusu pocisku będzie równa prędkości, jaką utraci pocisk w procesie pokonywania przeszkody - po uderzeniu w nią pocisk będzie leciał wolniej, a napastnik w środku utrzyma tę samą prędkość, jaką miał pocisk przed uderzeniem w przeszkodę.
Wynika z tego bardzo prosty fakt. Czas pracy rury powrotnej O 1894 zadecydowała przede wszystkim siła bariery, z jaką zderzył się wyposażony w nią pocisk.
Kilka obliczeń
Spróbujmy zasymulować działanie probówki. 1894 na przykładzie pocisku kal. 6 mm uderzającego w blachę stalową o grubości 12 mm z prędkością odpowiadającą odległości 15 lin artyleryjskich.
W tym celu używamy wzoru de Marre’a dla pancerza bezcementowego poniżej 75 mm, podanego np. w „Kursie taktyki morskiej. Artyleria i zbroja” profesora L. G. Gonczarowa.
Akceptujemy:
– „K” dla blachy stalowej o grubości 12 mm równej 1, czyli nieco poniżej wartości wytrzymałości pancerza jednorodnego zalecanej przez szanowanego profesora;
– odległość ruchu napastnika 14 mm.
Dostajemy, że pocisk o średnicy 6 dm i masie 41,5 kg, wystrzelony z armaty Kane’a w odległości 15 linek artyleryjskich, będzie miał na arkuszu prędkość 509,9 m/s, a po jego pokonaniu – 508,4 m/s. Różnica prędkości wyniesie 1,495 m/s. To z kolei oznacza, że napastnik do chwili zetknięcia pocisku z blachą poruszał się z prędkością pocisku 509,9 m/s i miał prędkość względem pocisku 0 m/s, a po pokonaniu arkusza, jego prędkość względem pocisku wzrosła do 1,495 m/s. Odpowiednio, średnia prędkość napastnika w momencie pokonywania przeszkody wynosiła połowę tej wartości, czyli 0,7476 m/s.
Załóżmy, że pocisk tracił prędkość przy równomiernym pokonywaniu blachy od momentu zetknięcia się z nią do momentu wyjścia dolnej części pocisku z obwiedni blachy. Następnie pocisk stracił prędkość w odległości równej swojej długości plus grubość przeszkody, dla pocisku 6-calowego byłoby to około 0,5 m. Pocisk pokonał ten półmetr ze średnią prędkością 509,15 m w czasie około 0,00098 sekundy .
W efekcie od chwili zetknięcia pocisku z przeszkodą napastnik poruszał się przez pierwsze 0,00098 sekundy ze średnią prędkością 0,7476 m/s, a następnie z prędkością 1,495 m/s.
Stąd łatwo obliczyć, że wybijak pokona 14 mm w ciągu 0,0096 sekundy. W tym czasie pocisk znajdzie się w odległości 4,51 m (odległość od spodu pocisku do blachy stalowej). W tym momencie kapsuła eksploduje. A po kolejnych 0,0001 sekundy, podczas których pocisk przeleci 5 cm, impuls termiczny dotrze do prochu, w który wyposażony jest pocisk.
Ale jest tu pewien niuans.
Gdy pocisk zostanie załadowany piroksyliną lub inną substancją detonującą, po jego „inicjowaniu” eksplozja następuje niemal natychmiast, ponieważ prędkość detonacji w substancjach wybuchowych sięga 7 m/s.
Jednak w przypadku prochu wszystko jest inne - nie wybucha, ale spala się w pocisku, a szybkość jego spalania zależy od ciśnienia i naturalnie wzrasta jak lawina. W związku z tym należy się spodziewać, że między zapaleniem się prochu w pocisku a eksplozją pocisku upłynie pewien czas. Ale znowu jest ona niewielka – jeśli założymy, że szybkość spalania prochu w komorze pocisku jest porównywalna z prędkością propagacji impulsu cieplnego, a biorąc pod uwagę fakt, że odległość od rury dolnej do koniec komory ładującej wynosi, w zależności od kalibru i konstrukcji pocisku, nie więcej niż 40–60 cm, impuls cieplny pokonuje tę odległość w ciągu 0,0014–0,002 sekundy, podczas czego pocisk z powyższego przykładu nie przebędzie więcej niż 0,7–1 m.
Ale znowu zniszczenie pocisku wyraźnie rozpocznie się, zanim impuls termiczny dotrze do końca komory, dlatego błędne jest twierdzenie, że eksplozja nastąpi 0,7–1 m po zapaleniu prochu, w który wyposażony jest pocisk . Tutaj będziemy raczej mówić o czasie trwania eksplozji, a 0,7–1 m będzie odległością, jaką pokona pocisk, który już zapada się podczas eksplozji.
Biorąc pod uwagę powyższe, w opisanym powyżej przykładzie doszło do eksplozji pocisku o średnicy 6 dm wyposażonego w rurkę próbną. 1894 należy spodziewać się około 5–5,5 metra za blachą o grubości 12 cm.
W artykule podręcznika marynarki wojennej „Reakcja na pocisk. Część różnicowa” zapewnia wskazanie eksperymentalnego odpalenia, podczas którego pociski są wyposażone w probówkę. W 1894 roku uderzenie w blachę stalową o grubości 12 mm spowodowało powstanie za nią szczeliny 5–6 metrów. Niestety szanowny autor nie podał bezpośredniego linku do dokumentu, z którego zaczerpnięto tę informację. Ale jeszcze smutniejszy jest fakt, że nie ma danych na temat kalibru pocisków, a to jest bardzo ważne, ponieważ spadek prędkości pocisków o różnych kalibrach i masach po uderzeniu w przeszkodę o tym samym oporze będzie inny.
Przy tej samej prędkości trafienia w cel cięższy pocisk będzie miał więcej „siły roboczej” niż lekki. Im więcej ma „siły roboczej”, tym mniejszą prędkość traci podczas pokonywania przeszkody. Im mniejsza utrata prędkości pocisku przy pokonywaniu przeszkody, tym wolniejszy jest napastnik pocisku względem pocisku. Im wolniej porusza się napastnik, tym później nastąpi eksplozja i tym większą odległość pokona pocisk przed eksplozją.
Jeśli test został przeprowadzony z pociskami 152 mm, to możemy powiedzieć, że moje obliczenia są całkowicie poprawne. Kiedy jednak w tę samą 12-milimetrową blachę stalową trafi 12-milimetrowy pocisk o masie 331,7 kg, z tą samą prędkością 509,9 m/s (co odpowiada zasięgowi 5 m), eksplozja powinna nastąpić w okolicach 280 –19,6 m za przeszkodą. Wynika to z faktu, że przy prędkości 20,6 m/s na blasze stalowej o grubości 509,9 mm pocisk o średnicy 12 dm traci przy jej pokonywaniu 6 m/s, a pocisk o średnicy 1,495 dm traci tylko 12 m/s. W związku z tym iglica 0,374-calowego pocisku uderzy w spłonkę wiele razy później niż jego odpowiednik w sześciocalowym.
odkrycia
Obliczenia wykonałem dla odległości od 5 do 40 kabli dla najpotężniejszego pocisku 12-dm o masie 331,7 kg dla pancerza cementowego Kruppa o „K” = 2, a także dla pancerza jednorodnego. Za moment wybuchu przyjąłem moment, w którym impuls termiczny dotarł do prochu, którym załadowany był pocisk.
Biorąc pod uwagę wszystkie powyższe i pod warunkiem, że nie popełniłem krytycznych błędów w swoim myśleniu, otrzymuje się, co następuje. Podczas wystrzeliwania krajowego 12-calowego pocisku odłamkowo-burzącego z rurą ar. 1894 ze standardowego działa Obuchowa 12 dm z lufą o długości 40 kalibrów:
1. Przy trafieniu w drzewce o wytrzymałości odpowiadającej stali 12 mm (powiedzmy, metalowa linka) pocisk powinien eksplodować w odległości 15 m (trafienie w odległości 40 lin) - 41 m (5 lin) za przeszkodą.
2. Przy uderzeniu w rury i nadbudówki wszystko zależało od szerokości nadbudówki, liczby i grubości znajdujących się w niej grodzi. Pokonanie przeszkody o wytrzymałości odpowiadającej stali 36 mm powinno spowodować eksplozję pocisku w odległości 4 m (40 lin) - 9 m (5 lin) za przeszkodą. Można chyba powiedzieć, że eksplozja musiała nastąpić albo wewnątrz nadbudówki, albo za nią, ale nad pokładem statku.
3. Przy trafieniu w pancerz bezcementowy o grubości 75 mm, 12-calowy pocisk powinien wytworzyć odstęp 40 m przy 2,5 kablach i około 5 metry za przeszkodą przy 4 kablach.
4. W absolutnie wszystkich przypadkach kontaktu z zbroją cementową, nawet przy minimalnej grubości płyty 127 mm (na przełomie XIX i XX w. nie można było jeszcze cementować płyt o mniejszej grubości) i przy na wszystkich dystansach pocisk powinien eksplodować w trakcie pokonywania pancerza.
Oczywiście, wszystko to nie jest dogmatem. Nigdy nie wolno nam zapominać, że zapalniki, podobnie jak same pociski, spełniają swoje funkcje w warunkach ekstremalnego przyspieszania i zwalniania i mogą działać bez pozwolenia. W bitwie dwunastocalowy pocisk wyposażony w modyfikator rurowy. 1894 mógł łatwo eksplodować natychmiast po zetknięciu ze skórą lub odwrotnie, pęknąć po przebiciu się przez płytę pancerza.
Przypomnę, że nawet niemieckie zapalniki z okresu I wojny światowej nie zawsze działały zgodnie z przeznaczeniem, powodując przedwczesne eksplozje, co opisałem w artykule „O uszkodzeniach krążownika liniowego Lion w Jutlandii. Czy Niemcy powinni strzelać z broni przeciwpancernej?. Oczywiście możliwa jest sytuacja odwrotna, gdy z jakiegoś powodu probówka. 1894 pracował później niż oczekiwano.
Wnioski, które wskazałem powyżej, to, powiedzmy, pewne średnie wartości, do jakich rosyjskie pociski ze stali odłamkowo-burzącej o masie 331,7 kg wyposażone w modyfikator rurowy. 1894.
Cóż, o rurkach do muszli zawierających piroksylinę porozmawiamy w następnym artykule.
To be continued ...
informacja