Средства воспламенения заряда

Средства воспламенения заряда

Самым первым средством воспламенения заряда выстрела был раскаленный докрасна стержень, втыкаемый в запальное отверстие. Ручные мехи, жаровня и запас горячих углей составляли часть снаряжения артиллерии в XIV и XV веках. В связи с постепенным увеличением размеров орудий этот метод воспламенения заряда становился все более неудобным и опасным, и еще до середины XV века он был заменен на размещение запала в виде порошкового пороха на подставке (полке) перед запальным отверстием. Этот порох, в свою очередь, воспламенялся раскаленным железом или каким-то подобием фитиля. Последнее выглядит более правдоподобно, хотя какие-либо фитильные запалы не упоминаются еще целое столетие. Здесь можно говорить о фитилях медленного горения, или funes ignarii. Это был медленно горящий состав, скорость горения которого составляла порядка 4 дюймов в час. Он состоял из трех неплотно тканных полосок пеньки, покрытых двумя внешними слоями полосок, проваренных в отстоях старого вина, или пепле дерева, или селитре. Никаких дальнейших усовершенствований не отмечалось вплоть до XVII века, когда канониры (пушкари) стали иногда снова обращаться к быстро зажигающим средствам, которые при помещении их в запальное отверстие действовали как фитиль-запал. Быстро горящие средства горели со скоростью ярд за тридцать секунд и, естественно, были гораздо более опасны, чем медленные. Их было два варианта: хлопковый и шерстяной. Хлопковые запалы делались путем кипячения их в смеси селитры, винного спирта, воды, рыбьего клея (желатина) и молотого пороха в следующих пропорциях:

После кипячения запалы выкладывались горячими в емкости, в которых они дополнительно тщательно пропитывались молотым порохом, разбавленным винным спиртом. После такой обработки запал еще раз пропускали через молотый порох и вывешивали сушиться. Шерстяные запалы изготовлялись из 10 унций шерсти, пропитанной 10 фунтами молотого пороха, растворенного в 3 пинтах винного спирта и 3 пинтах уксуса белого вина.

Запал, помещенный в запальное отверстие, назывался porte-feu, название, сохранившееся в port-fire – запал, огнепроводный шнур. Его можно принять как первую запальную трубку. Следующий шаг в развитии запалов был сделан в XVIII веке. Это была уже собственно запальная трубка, примененная на практике в артиллерии. Эта трубка, изобретенная в 1765 году, состояла из запала, помещенного в трубку из жести с взрывателем сверху. Вдоль такой трубки, диаметром плотно подходящим под размер запального отверстия, пропускалась нитка запала. Трубка вставлялась в запальное отверстие, сверху она закрывалась бумажной затычкой, наполненной молотым порохом, смоченным в винном спирте, и все это покрывалось фланелью, смоченной в растворе селитры в спирте. Это нововведение радикально повлияло на все дальнейшее развитие артиллерии, введя за собой три основных преимущества:

1. Увеличение скорострельности.

2. Защита запального отверстия от эрозии.

3. Абсолютная безопасность персонала.

Однако вскоре эти трубки оказались слишком слабыми, и было обнаружено, что трубки, заполненные составом, но полые по центру, гораздо эффективнее, производят более сильный взрыв при зажигании. В 1768 году такие трубки, заполненные молотым порохом, смоченным в спирту, были использованы во Франции. Для корпуса таких трубок использовались различные материалы. Изначально это была жесть, но вскоре от нее отказались, поскольку считалось, что она вредно влияет на помещаемое в такую трубку вещество и очень сильно корродирует. Французы в течение долгого времени использовали тростник. Пробовали использовать медь, безусловно значительно более стойкую к коррозии. Голландцы использовали бумагу. Пробовали, с переменным успехом, такие металлы, как сплав олова со свинцом, цинк, тонкое железо и латунь. Наконец, в 1778 году стали использовать крупное птичье перо. Медь, птичье перо и, в экстренных случаях, бумага были выбраны для изготовления запальных трубок в Британии.

До этого времени не было никаких механических средств запала трубок. Это приходилось делать фитилями или запалами. Последние были введены как часть оборудования орудия около 1700 года. Запал мог быть какой угодно длины, но на практике он редко превышал 21 дюйм. Он мог быть сухим или влажным. Запал состоял из зажигательной смеси, упакованной в прочный бумажный цилиндр, порядка полдюйма диаметром. Цилиндр прокатывался по влажному клейстеру, один его конец складывался. В состав влажной зажигательной смеси запала входили 6 частей селитры, 2 части серы и 1 часть молотого пороха, смешанного, просеянного и смоченного льняным маслом. Сухой состав зажигательной смеси состоял из 4 частей селитры, 1 части серы, 2 частей молотого пороха и 1 части сернистой сурьмы (антимонит).

Хотя кремневый замок был известен с начала XVII века[75], никакой серьезной попытки применить его в артиллерии не предпринималось до 1778 года, когда Чарлз Дуглас настоял на его применении на Королевском флоте. Однако в это время использование металлических запальных трубок на деревянных кораблях считалось крайне опасным, и адмиралтейство было не в восторге от этой идеи. Чарлз Дуглас, нимало не смущаясь, купил на свои деньги мушкетные затворы и привязал их проволокой к пушкам на своем корабле. Затем он купил комплект гусиных перьев и необходимые ингредиенты, из которых под его наблюдением изготовили запальные трубки. По его указанию капитан ВМС Гарднер был назначен капитаном английского военного корабля Duke, и в битве за Гибралтар в 1782 году скоростное и эффективное использование пушек этого корабля, доказавшего свое тактическое преимущество, решило все сомнения в этом вопросе. Это решило вопрос эффективности применения кремневых замков в артиллерии, но война на море закончилась, и официально кремневые замки были приняты на вооружение Королевского флота лишь в 1790 году. Первые кремневые замки были признаны неудовлетворительными, поскольку использовали лишь один кремень. Усовершенствованный замок с двумя кремнями и улучшенной направленностью поджога трубки был принят во флоте в 1818 году. В 1820 году за флотом последовали наземные войска, но не повсеместно, и трубки с запалом продолжали использоваться.

В это время каждый тип орудий имел свои отличительные запальные трубки, размеры которых зависели от запального отверстия орудия. В некоторых случаях они делались с острым концом, чтобы проткнуть гильзу, избавляя канониров от дополнительной операции «прокалывания» перед их установкой. Но позже выяснилось, что это создало сложности, в частности, при выстреле конец трубки деформировался, что создавало трудности изъятия ее из отверстия, а в некоторых случаях заряд взрывался до прокола гильзы. Трубки различной длины также были неудобны. Тем не менее долгое время считалось, что условие касания трубки с гильзой является необходимым условием надежного возгорания метательного ВВ. Когда выяснилось, что это не так, трубки стали делать одной длины. Изменения были внесены около 1820 года, а в 1824 году новые запальные трубки, очень близкие к тому, что было только что описано, были предложены лейтенантом ВМФ Финмором (Fynmore) и приняты под кремневые замки. Эти трубки были частью оборудования британской артиллерии до того, как были заменены на трубки толчкового действия несколько лет спустя. Применение ударного или детонирующего принципа в приложении к запальным трубкам было следующим значительным шагом развития этого направления. Это сделало орудия более скорострельными и точными и, кроме того, более экономичными в потреблении материалов и размеров заряжающей части за счет отказа от запала, запального пороха и т. д. Первые запальные трубки этого типа были изобретены врачом Королевского арсенала Маршем (Mr. Marsh, of the Royal Arsenal Surgery) и состояли из основного птичьего пера 2,5 дюйма длиной и бокового пера длиной в один дюйм. Боковое перо заполнялось детонирующим составом взрывателя 0,2 дюйма длиной, состоящего из молотого пороха, являющегося продолжением пороха в основной трубке, заполненной смесью равных частей хлората поташа и сульфида сурьмы. Трубки полностью покрывались красным сургучом, растворенным в винном спирте. Такие трубки, известные как прямоугольные трубчатые взрыватели ударного действия (Rectangular percussion quill tubes), были приняты для ВМФ в 1831 году, а в наземных войсках 21 ноября 1845 года. Королевская артиллерия получила их 20 мая 1846 года. С такими трубками замки крепились в стороне от запального отверстия, что, безусловно, является преимуществом, но первые трубки были замедленного действия. Были предложены несколько усовершенствований с целью устранения этого дефекта, и, наконец, возникла идея привязать детонирующую трубку поперек верха основной трубки. Некоторые такие «костыльно-привязанные» трубки нашли свое применение. Наконец, детонирующие трубки с поперечной головкой, предложенные полковником королевской артиллерии Данси, были одобрены 9 сентября 1846 года маркизом Англси, начальником Управления артиллерии. Эта усовершенствованная трубка состояла из трубки птичьего пера 2,5 дюйма длиной, просверленного в верхней части под прямым углом для вставки тройника, прошитого пером голубя или «кулика», связываемых плетеной ниткой тонкого шелка. Крестовидная головка наполнялась смесью хлората поташа, сульфида сурьмы и толченого стекла. Малая часть основного пера заполнялась крупно-гранулированным порохом, а открытый конец запечатывался шеллачной замазкой. Корпус трубки полировался черным лаком, а головка – красным. Трубка активировалась при ударе, наносимом молотком, крепящимся для этой цели на пушке и приводимым в действие вытяжным шнуром. При всем этом обычные трубки и запалы в полевой артиллерии продолжали использоваться. В 1844 году майор Якоб (Jacob) предложил использовать ударный капсюль-детонатор, закрепленный на трубке. Проведенные эксперименты доказали высокую эффективность этого предложения.

Следующее усовершенствование связано с применением фрикционного воспламенителя. Трубки этого типа были представлены в Королевском арсенале лейтенантом Сименсом из армии Ганновера в 1841 году, но, в связи с их дефектами, они были отклонены.

21 мая 1841 года некоторые виды фрикционных трубок, спроектированных полковником королевской артиллерии Данси (Dansey), были запрошены для экспериментов, но и они были отклонены. И лишь в 1851 году Тозеру (Tozer) из Королевской лаборатории удалось усовершенствовать медные фрикционные трубки-воспламенители. 24 июня 1853 года их одобрили для применения во всех видах наземной артиллерии. В ВМФ посчитали медные трубки на кораблях слишком опасными, поэтому здесь применялись фрикционные трубки птичьего пера, разработанные полковником королевской артиллерии Боксером (Boxer), с 16 июля 1856 года.

Фрикционные трубки были еще одним значительным шагом в развитии артиллерии. Их преимущества перед детонирующими и запальными трубками были настолько очевидны, что они были приняты к использованию во всех родах войск. 6 сентября 1866 года детонирующие трубки были объявлены устаревшими. Фрикционные зажигательные трубки с незначительными изменениями сохранили свое положение до сегодняшнего дня. Фрикционные трубки состоят из корпуса листовой меди порядка 3 дюймов длины, заполненного молотым порохом, в котором проделано центральное отверстие. Верх трубки запечатан шеллачной мастикой и вощеной бумагой, низ – диском вощеной бумаги. Вставка содержит медный фрикционный стержень с шероховатой поверхностью, смазанный детонирующим составом, состоящим из хлората калия, серы и сульфида сурьмы. Вставка прижимается к сторонам фрикционного стержня, выступающая часть которого имеет кольцо, в которое вставляется крючок вытяжного шнура. Трубка из птичьего пера аналогична по дизайну, корпус делается из гусиного пера. В головку помещается немного детонирующего состава, через который проходит шероховатый фрикционный стержень с кольцом. Намотка тонкой медной нити поддерживает верх трубки, когда она вставляется в запальное отверстие. В некоторых типах трубок петля, закрепленная на головке трубки, пропускается вдоль фрикционного стержня в пушку и придерживает трубку, когда ее дергают за вытяжной шнур при выстреле. Королевский флот поначалу возражал против применения фрикционных трубок на том основании, что медные фрикционные стержни будут засорять палубу после стрельбы и могут поранить ноги экипажа. Интересно заметить, что такое же возражение выдвигалось и против ударного капсюль-детонатора майора Якоба. Замена меди на гусиное перо удовлетворила ВМФ, несмотря на то что возражение против выброса фрикционных стержней осталось в силе.

Открытие статического или фрикционного электричества привлекло внимание специалистов к использованию его в артиллерии. Первые попытки использовать эти эффекты были предприняты в 1751 году, когда Бенджамин Франклин пытался с его помощью зажечь порох. В 1767 году Пристли (Priestley) последовал примеру американцев. В обоих случаях использовалось фрикционное электричество. В 1831 году Мозес Шау (Moses Shaw) из Нью-Йорка применил фрикционное электричество в горных работах и успешно разрушил большие куски скального грунта с помощью пороха и серебряного детонатора. В 1842, 1843 и 1845 годах были проведены ряд экспериментов, в ходе которых удавалось воспламенить порох средствами фрикционного электричества на значительном расстоянии. Первое использование гальванических элементов во взрывных работах горных разработок, вероятно, относится к 1831 году и было предложено неким мистером Харом (Hare). Идея была реализована в 1838 году, когда Робертс (Roberts) разработал электрозапал или гильзу, но система не принималась для стрельбы из пушек до 1853 года, когда пушка, установленная в Дувре, выстрелила от электрической гальванической батареи, установленной в Кале. В том же году индукционная катушка, изобретенная Румкорфом, обратила внимание ученых того времени на возможность проведения взрывных операций с помощью тока высокого напряжения. В 1852 и 1855 годах в Вулвиче имели место несчастные случаи при испытаниях орудий, обнаружившие дополнительные опасности, таившиеся в применяемых в то время запалах – когда запал, рассчитанный на трехминутное горение, время, достаточное, чтобы команда спряталась в укрытие, был приклеен к орудию клеем, спровоцировавшим его более быстрое сгорание, что привело к печальным последствиям. Это заставило мистера Мак-Кинли, заведующего испытаниями, обратиться к идее использования гальванических элементов. Он представил свою гальваническую запальную трубку, и она была одобрена 8 февраля 1856 года. Трубка состояла из птичьего пера длиной 2,75 дюйма, заряженного и установленного как обычно. Сверху, с помощью шеллачного лака, устанавливалась почти полусфера из самшита диаметром 0,75 дюйма. В ее центре проделывалось отверстие, в которое вставлялось перо. В двух противоположных отверстиях устанавливались две медные щетки, к концам которых припаивалась перемычка тонкой стальной проволоки в чаше под полусферой. Полусфера заполнялась крупногранулированным порохом. Провода от электрической гальванической батареи подсоединялись к медным щеткам, через которые ток поступал на перемычку и разогревал ее до красного каления, вызывая возгорание пороха и срабатывание трубки. Такие трубки использовались для испытаний и в экспериментах с 1856 по 1862 год, когда их заменили на разрядники Абеля. Гальванические трубки были объявлены окончательно устаревшими в 1866 году. Между прочим, эксперименты по использованию электричества высокого напряжения в горных и аналогичных разработках проводились и до открытия катушки Румкорфа. В 1851 году компания «Статхам и Брантон» (Statham and Brunton) изобрела «взрыватель Статхама», в котором использовался эффект искры, проходящей через взрываемый материал, вместо нити накаливания. Изначально этот взрыватель работал при низком напряжении, позднее Румкорф и полковник испанской армии Верду (Verdu) адаптировали его под сеть высокого напряжения.

Мистер Хенли (Henley) из Королевского арсенала Вулвича продолжал экспериментировать в этом направлении. Однако даже с его мощными инструментами он нашел, что такой метод подрыва пороха ненадежен и требуется искать более надежный взрыватель. Наконец, после долгих и скрупулезных исследований, компанией «Абель и Витстон» (Abel and Wheatstone) был найден состав взрывателя, удовлетворяющий их требованиям: субфосфористая медь, субсульфид меди и хлорат калия. В 1862 году сэр Фредерик Абель представил эту электрическую запальную трубку. 27 января 1866 года эти трубки были официально утверждены как «Трубки электрические, высоковольтные, патент Абеля, «Марк I» (Tubes, electric, high tension, Abel’s pattern, Mark I). К этому времени в британских вооруженных силах использовались несколько типов запальных трубок: запальные и фрикционные перьевые и медные трубки, голландские бумажные, ударные запальные трубки и трубки Абеля, последние – гальванические – к тому времени были объявлены устаревшими. Единственными не описанными здесь трубками остались голландские бумажные. Это обычные трубки с запальным фитилем, корпус которых сворачивался из бумаги вместо меди или птичьего пера. Название связано с тем, что голландцы впервые использовали для этой цели бумагу еще в XVIII веке. Во времена, о которых идет речь, такие трубки изготовлялись в королевских лабораториях по специальным заказам.

Трубки высокого напряжения Абеля состояли из несущего птичьего пера обычной длины, устанавливаемого и протыкаемого как обычно. Трубка вставлялась в головку из бука, к которой крепились два изолированных медных провода, подсоединяемые к медным щеткам. Очищенные от изоляции концы проволоки погружались в специальный запальный состав, описанный выше, другие их концы подсоединялись к медным щеткам. Поскольку конструкция рассчитывалась на высокое напряжение, изоляция обеспечивалась тонкой гуттаперчей, а расстояние для искры в ВВ составляло ¹/₁₆ дюйма. Такие высоковольтные трубки были объявлены устаревшими 29 января 1892 года.

В 1878 году были представлены электрические трубки низкого напряжения. Маятник истории опять качнулся в сторону постоянного тока. Конечно же это было связано с совершенствованием электрических батарей и средств передачи электроэнергии в целом. Главными элементами такой трубки были эбонитовая головка, два изолированных медных провода, платиновая перемычка, запал из пироксилиновой пудры и молотый порох, а также птичье перо, заполненное молотым порохом. Изначально это предназначалось для стрельбы RML (нарезные дульнозарядные орудия) с радиальным расположением запального отверстия, но под конец их использование ограничили уничтожением пришедшего в негодность кордита. В 1919 году такие трубки были объявлены устаревшими.

Последним эволюционным шагом в развитии запальных трубок было изобретение и внедрение так называемых трубок vent sealing (VS) – «запечатывающих запальные отверстия». Это конечно же могло быть реализовано только в сочетании с современной системой затвора казенника. Применение такой трубки повысило точность баллистических расчетов, поскольку «запечатанное» запальное отверстие в сочетании с эффективной системой обтюрации («запечатывания») между запирающим механизмом затвора и ствола позволяет значительно точнее рассчитывать объемы газов, образующихся за снарядом (выталкивающих снаряд). Этот шаг был сделан 17 апреля 1882 года, когда была утверждена «запальная трубка VS для стрельбы 6-дюймовых, 80-фунтовых казнозарядных орудий».

Эти трубки обеспечивали три несомненных преимущества:

1. Более точные стрельбы.

2. Увеличенный срок службы запала из-за отсутствия эрозии за счет отсутствия выхода горячих пороховых газов.

3. После выстрела трубка остается в орудии, что исключает выбросы металлических предметов и, соответственно, поражение орудийного расчета.

«Запечатывание» достигалось за счет того, что под действием давления и тепла взрыва латунные стенки запальной трубки расширялись, «впечатываясь» в стенки казенника, препятствуя выходу газов. Замок удерживал выстрелившую трубку, которая вытаскивалась после выстрела каким-либо механизмом. Еще через несколько лет на вооружение поступили Tubes, VS, electric, V and M – трубки запальные электрические V и M и Tubes, VS, friction, V and M – трубки запальные фрикционные V и M. Они были схожи по форме с последующими P-tube (П-тюб) запальными трубками и изготовлялись из латуни. Оба типа электрических трубок работали от низковольтовых источников с двумя проводами в головке. Фрикционные трубки имели центральный фрикционный стержень или проволоку, которые оставались в трубке и действовали как герметизирующее уплотнение газов после выстрела. Тип V использовался в тяжелых RML орудиях, M в более старых BL орудиях от 4– до 12-дюймовых соответственно.

Следующий тип трубок, утвержденный в 1884 году, был тип P-tube (П-тюб). Этот тип трубок улучшал газонепроницаемость как внутреннюю, так и внешнюю. Внешняя газонепроницаемость обеспечивалась, как и ранее, расширением корпуса трубки, а внутренняя достигалась за счет конусов, сдуваемых назад и зажимаемых отдачей выстрела.

Применялись трубки двух типов: один электрический с проводами, протянутыми от головки, и второй ударный. На головке последней располагалась капсула, по которой бил боек взрывателя замка. В 1894 году появились герметизирующие трубки Т-типа, классифицированные как Tube, friction, T (трубки фрикционные, Т). Они устанавливались на затворный механизм штыковым соединением. В головке трубки имелся фрикционный стержень. Этот стержень вытягивался шнуром под прямым углом к запальному отверстию. Внутренняя герметизация обеспечивалась медным шаром и конусным посадочным местом внутри трубки. Затем последовали электрические трубки этой формы, имеющие два провода, протянутые вдоль оси от головки. Эти трубки, в свою очередь, были заменены на Tubes, friction, push T (трубки фрикционные, толкач Т) и Tubes, percussion, T (трубки ударные, Т), последние были введены с середины Первой мировой войны. Последний тип трубок, которого мы здесь коснемся, – это электрические беспроводные P-tube, классифицированные как Tube, VS electric, wireless P (трубки, VS, беспроводные Р). Начальное название было присвоено 25 июня 1895 года. Трубки имели значительные преимущества перед предшественниками. Они позволили повысить скорострельность и, в сочетании с новыми конструкциями замков, общую эффективность стационарно установленных орудий.

В течение многих последних лет Р-конструкции запальных трубок претерпели незначительные изменения, несмотря на множество их вариаций. Их последующие названия, содержащие Tube, vent, electric и Tube, vent, percussion — «трубки, отверстия, электрические» и «трубки, отверстия, ударные», отражали высший уровень конструктивного решения. Эти трубки были практически универсальными, использовались и в орудиях береговой обороны, и в корабельных орудиях, и в сухопутных скорострельных казнозарядных орудиях, и в орудиях с раздельным заряжанием, но поскольку от последних сейчас в армии практически отказались, то они остались лишь на флоте.

В скорострельном полевом орудии ударный взрыватель вставляется в латунную гильзу, что делает применение отдельных зажигательных трубок ненужным.

Кроме различных видов зажигательных трубок, описанных выше, были еще и специальные трубки, устанавливаемые в замки гаубиц, использующих гильзы стрелкового оружия, известные как Tube, percussion, SA cartridge – трубки ударные, с гильзами стрелкового оружия. Такие инновации частично были вызваны высокой ценой и сложностью изготовления специальных трубок, особенно в ходе Первой мировой войны, и их нельзя рассматривать как развитие конструктивных решений воспламенения заряда.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.