Нарезы

Нарезы — винтовые желоба на поверхности канала оружия; обыкновенно боковые грани Нарезы параллельны, дно представляет собой цилиндрическую поверхность, концентричную с поверхностью канала. На фиг. 1 изображено поперечное сечение нарезного канала; грани ab и cd параллельны радиусу сечения or, проходящему через середину дна; левая из них, если смотреть от казны к дулу, в принятой у нас и большинстве государств системе Н., называется ведущей или боевой, правая — холостой гранью; промежуток между гранями соседних Нарезы называется полем (de). Для большей прочности углы, образующиеся в пересечении граней с дном и полем, закругляются.

Фиг. 1.

В наших орудиях Нарезы направляются, если смотреть от казны к дулу, слева вверх направо. Назначение Нарезы — сообщать снаряду при движении его по каналу правильное и достаточно быстрое вращение. Снаряд движется (на фигуре 2 пунктир) в канале по направлению оси (op), под давлением (Р) пороховых газов; направление Нарезы (ma) составляет с производящей или осью канала некоторый угол (α). На поясках снаряда при врезании в Нарезы образуются выступы (bced), которые левыми гранями (bd) при движении снаряда вперед нажимают на боевую грань с силой = P/n (n — число выступов); боевая грань с равной, но прямо противоположною силой Q=P/n нажимает на выступ.

Фиг. 2.

Разложим силу Q на две силы: одну (Т) по направлению нареза, другую (F) — перпендикулярную к ребру нареза; последнюю можно с достаточной точностью принять за силу F¹ (перпендикулярна к радиусу поперечного сечения канала, проходящего через точку b), производящую вращение снаряда; итак: F=F¹=Q∙tg α =(P∙tg α)/n. Сила, производящая вращение, тем больше, чем больше Р — давление пороховых газов и чем больше α — крутизна Н. Число и размеры Нарезы получаются из условия, чтобы не деформировались на ведущем пояске выступы; если Нарезы сделать слишком узкими, выступы получатся тонкими и будут срезаться; при очень широких Нарезы получатся неотчетливые отпечатки, может страдать меткость. Установлено, что в артиллерийских орудиях достигается достаточная прочность, если ширина Нарезы около 4 линий, ширина поля около 2 линий, глубина около ¹/₂ линии; в различных орудиях размеры Нарезы остаются приблизительно одинаковыми, поэтому число Нарезы увеличивается почти пропорционально калибру. В ручном оружии, в пехотной 4,2-линейной винтовке Бердана № 2, шесть Н., глубиной в 1 точку, шириной 1 линия 6,6 точек, ширина поля — 5,5 точек. Если разрезать канал орудия с нарезкой постоянной крутизны по производящей ad, идущей через начало Н., и развернуть на плоскость, то получится прямоугольник abcd (фиг. 3), с основанием cd= π D и высотой ad = длине канала; ребро Нарезы выразится прямой = fd, наклонной к производящим канала под углом α; длина cf, на протяжении которой Нарезы делает полный оборот, называется длиной хода Нарезы (h); отношение последней к калибру (h/D), иначе длина хода Н., выраженная в калибрах, называется относительной длиной хода Н. С уменьшением длины хода Нарезы при той же V (начальной скорости) увеличивается скорость вращения; уменьшение это ограничивается прочностью выступов на снаряде потому, что давление боевой грани увеличивается с уменьшением длины хода Н. На практике берут среднее: для артиллерийских орудий h/D от 70 до 40, в ручном оружии h/D около 50. Зависимость между P — давлением пороховых газов на дно снаряда и длиной хода Нарезы выясняется, если взять какой-либо определенный калибр и, следовательно, определенное число (n) выступов; в этом случае прочность выступов должна соответствовать наибольшему (P_max) давлению; за местом P_max (около двух калибров от дна канала) прочность выступов значительно превосходит быстро падающее к дулу P, чтобы воспользоваться этим запасом для увеличения скорости вращения снаряда, увеличивали к дулу крутизну Нарезы (α), следовательно, уменьшали (h/D) относительную длину хода Н.; отсюда давление боевой грани F=(P∙tg α)/n оставалось почти постоянным (P уменьшалось, tgα — увеличивался). В полевых пушках α изменялся от 0°30'—1° до 4—5°. Такие Нарезы называются Нарезы возрастающей крутизны или прогрессивными. Развернув на плоскость поверхность канала с такими Н., получим прямоугольник abcd (фиг. 4), каждое ребро Нарезы выразится кривой подобной dfe; длина хода Нарезы (h) в какой-либо точке (f; e) кривой получится, если к последней провести касательную в этой точке — величина подкасательной (ms или lq), отвечающей отрезку касательной (rm или pl) между двумя крайними производящими (ad, bс) канала, выразить h для этой точки (f или e).

Фиг. 3. Фиг. 4.

Прогрессивные Нарезы позволяют достигать при том же P_max большей, по сравнению с Нарезы постоянной крутизны, скорости вращения снаряда при вылете, отчего меткость стрельбы возрастает; потому же можно стрелять более длинными снарядами, что весьма важно в смысле действительности стрельбы. Обыкновенно часть кривой (параболы), прилегающей к дулу, на длине нескольких калибров заменяют прямой касательной. h/D в орудиях у дульного среза берут от 15 до 30. Применение прогрессивных Нарезы возможно лишь к тем образцам оружия, которые стреляют снарядами с одним ведущим пояском. При снаряде со свинцовою оболочкой, если ab и cd обозначают первоначальное направление граней выступа, ae, cf — направление граней при вылете, то заштрихованная часть выступа (фиг. 5) должна быть стерта Нарезы при движении снаряда вперед по каналу; это обстоятельство отражалось крайне вредно на меткости стрельбы.

Фиг. 5.

Снарядами с двумя ведущими поясками стрелять вовсе нельзя. При снарядах с одним ведущим пояском стирание парализуется тем, что длина получающихся выступов очень незначительна; если и происходит стирание, то не влияющее на меткость стрельбы. Прямоугольный вид (с параллельными гранями) поперечного сечения Нарезы в современном оружии имеет за собой удобство изготовления — Нарезы получаются посредством резца только с одним острием. Употреблялись прежде Нарезы различной фигуры поперечного сечения: так (фиг. 6), боковые грани Нарезы направлялись по радиусам поперечного сечения; здесь ширина ab у дна более ширины cd у противоположного края Н., отчего углы получались более острыми, а Нарезы и выступы менее прочными, изготовление и уход за каналом затруднялись.

Фиг. 6.

Ланкастером было предложено оружие с витым каналом; идея заключалась в следующем: представим поперечное сечение цилиндрического канала (фиг. 7), обозначенного на чертеже пунктиром, с двумя H. (abcd и efgh) постоянной крутизны и диаметрально противоположными; если снять поля, как показано мелким штрихом, получится эллиптическое сечение, где большая полуось больше малой на высоту выступа.

Фиг. 7.

Канал получал такую форму, как если бы взяли цилиндр с эллиптическим каналом и, закрепив неподвижно один его конец, скрутили около оси последнего. Такой канал мог быть применен только к ручному оружию со свинцовой пулей, которая, форсируясь при движении по каналу, могла прилегать к нему всей поверхностью. Применение только что описанной системы Нарезы к артиллерийским орудиям дало отрицательные результаты. Известный английский фабрикант Витворт также предложил витой канал, поперечное сечение которого было полигональное; такую форму можно получить, если скрутить около оси цилиндр с каналом призматического поперечного сечения. На фиг. 8 имеется снаряд Витворта с готовыми выступами (k, l и т) и поперечное сечение канала (abcdef) — на глаз оно правильный шестиугольник, на самом же деле каждая сторона состоит из нескольких линий.

Фиг. 8.

Рассчитывалось на то, что снаряд при движении по каналу будет прилегать не углами выступов, а целыми гранями; некоторыми из последних снаряд направлялся при заряжании, другими — при выстреле. Подобное устройство влекло большую прочность Нарезы и выступов, давало возможность увеличить скорость вращения и длину снаряда, но изготовление орудий и снарядов требовало такой точности, достигать которой мог только Витворт. Ни одно государство не решилось принять этой системы. В орудиях, стрелявших снарядами со свинцовой оболочкой для уменьшения колебаний снаряда от истирания граней выступов, употреблялись клиновые нарезы — ширина их постепенно суживалась к дулу.

А. Як.