В азиатских странах артиллерийские орудия появились еще в XVI веке, прежде всего в Индии, однако красочный язык изложения, так любимый арабскими авторами и авторами других восточных стран, затрудняет точное воспроизведение истории развития артиллерии на Востоке. Нужно помнить, что многие образцы оружия, найденные в Индии, Бирме, Китае и т. д., попали туда из Европы с торговцами, обменивающими их на восточные товары.

Позже все эти страны, конечно, начали лить свои орудия. Найдены замечательные образцы XVIII века местного литья. Несколько таких образцов выставлены в музее Ротонда в Вулвиче. Другие страны также изготовляли орудия и приспособления к ним в соответствии с мастерством местных мастеров и художественными вкусами. Какие-то страны были менее воинственны, какие-то – более, но, судя по всему, все они считали войну естественным фактором бытия, к которому надо быть готовым. Другими словами, они следовали латинской пословице Si vis pacem, para bellum (Хочешь мира – готовься к войне). Однако очень уж утомительно описывать их вклад в развитие этой сферы через столетия. Образцы орудий практически со всего мира можно найти во всех музеях артиллерии, включая музеи лондонского Тауэра и Вулвича.

Надеюсь, однако, что приведенный здесь краткий обзор не оставил сомнений в том, что ни одна страна не может претендовать на монопольный приоритет в конструктивном совершенствовании орудий, что производство пушек везде следовало четко определенному направлению, что использование артиллерии подчинялось универсальному закону и что ни одна страна не имела каких-либо существенных технических преимуществ перед другими.

 

Возвращаясь к конструктивному совершенствованию пушек, необходимо сказать, что в XV и XVI веках артиллерийские орудия претерпели несущественные изменения, кроме введения цапфы в начале XV века и долфина – ручки над цапфой для поднятия легкого орудия, – внедренного через сто лет. Мощность и точность стрельбы изменялись незначительно, хотя элементы стандартизации уже находили признание. Кованые орудия конца XIV века уступали литым бронзовым и чугунным, стволы отливались с отверстием, что постепенно было принято как стандартное оружие в армиях стран Европы. Еще раз подчеркну, что искусство использования артиллерии было многогранно. Все страны имели свои приоритеты, и все следовали одним путем, открывая новые возможности орудий. Пушкарь (канонир) был человеком, посвятившим себя целиком этой профессии, и его национальность не имела к этому никакого отношения; все захваченные орудия служили столь же эффективно захватчикам, как и их предыдущим хозяевам. День, когда оружие станет настолько «эксклюзивным», что им не сможет воспользоваться захватчик, наступит значительно позже – во второй половине XIX столетия.

Во времена формирования артиллерии зазор между снарядом и стенками ствола был стандартным, а именно – 0,25 дюйма (0,6 см), а вес заряда обычно был равен весу снаряда (ядра). Соотношение весов заряда и снаряда время от времени изменялось, и оценки объемов заряда на один выстрел были почти настолько же случайными, как и состав самого заряда. В середине XV века вес заряда был в целом зафиксирован в значении одной девятой веса выстреливаемого каменного ядра, но к 1500 году он был увеличен до одной пятой и даже до одной четвертой. Орудия различного изготовления отличались величиной заряда при стрельбе одинаковыми снарядами. Это и неопределенность состава заряда в XVI веке делали невозможным принять какие-либо жесткие правила. В начале XVII века отношение веса заряда к снаряду было на уровне одной трети, а к середине XVIII века это значение достигло одной второй. Даже тогда, когда артиллерия стала более точной наукой и начала нащупывать пути к научному обоснованию, мы все еще сталкиваемся с проблемой этих соотношений, варьирующихся от одной второй до одной тридцать второй. В Британии никаких подобных соотношений для различных видов и калибров пушек не принималось вплоть до 24 марта 1863 года.

Как отмечалось выше, на ранней стадии развития артиллерии дальность выстрела упоминалась редко, а начальная скорость снаряда вообще не регистрировалась. Ниже приводятся цифры, по которым можно оценить начальную скорость снаряда, дальность горизонтального выстрела и максимальную дальность полета ядра при выстреле под 45 градусов, конечно, лишь с точностью достоверности данных XVI и XVII веков. Предполагается, что жерло орудия находится на высоте 4 футов (1,22 м) над землей:

 

 

К началу XIX века значительно улучшилась баллистика гладкоствольных орудий и сравнимые орудия, как показали стрельбы, уже имели начальную скорость порядка 1200–1500 фут/с.

Ниже приводится формула для расчета приблизительного максимального давления при выстреле из пушки гранулированным зарядом, из ранних американских работ.

 

 

где:

с = вес заряда в фунтах;

w = вес снаряда в фунтах;

Δ = плотность загрузки = (27,73 с) / Объем за снарядом.

 

Даже если предположить, что Δ может быть определена точно для музейных образцов пушек, есть большое сомнение, что формула будет работать в связи с большим зазором между ядром и стенками ствола и различием взрывной силы пороха того времени. Сравнение взрывной силы серпентина, гранулированного пороха и современного пороха можно приблизительно представить соотношением 57:75:100. Формулы, используемые для определения скорости вылета и времени полета, используемые для продолговатых снарядов, выстреливаемых из орудий, заряжающихся с казенной части, можно было бы применить и для круглых ядер, но если использовать современные баллистические таблицы для пушек эпохи Тюдоров, то число неизвестных факторов сделает эти вычисления бесполезными. Например, используются два фактора воздействия на летящий объект:

δ – коэффициент стабильности полета,

χ – коэффициент формы передней части снаряда.

Хотя сферическая форма ядра предполагает отсутствие эффекта «рыскания» в полете, но значительный зазор между ядром и стенками ствола создает эффект «мяча в гольфе», сообщая ему вращательный момент, что приводит к существенной ошибке в определении коэффициента δ. С другой стороны, χ при малых скоростях должен оставаться практически постоянным. Но, даже заложив некое значение χ для исторических орудий, останется слишком много неизвестных для решения данной задачи. В Средние века эти факторы не регистрировались, поскольку мастера тех времен их недооценивали, но если бы даже они могли оценить их, то они не имели средств измерить их. Так что любые оценки делаются на основании весьма шатких догадок. С большими оговорками значение коэффициентов χδ для исторических пушек может быть принято на уровне 1,7.

Несмотря на это, канониры (пушкари) XVI века каким-то образом доходили до понимания некоторых элементов артиллерийской науки. Они уже догадывались о значении фактора, который мы сегодня называем фактором т, – плотности атмосферы. Они знали, что окружающая температура и давление влияют на эффективность стрельбы и что важную роль в этом играет уровень установки орудия. Естественно, они знали, как влияет состояние пороха, его влажность, на силу выстрела. Их корректировки под различные условия были скорее интуитивными, но идеи правильными. Их приемы отрабатывались на опыте стрельб при ветре, в тумане и т. д. Наблюдения и опыт были их учителями.

Тяговое усилие лошади того времени оценивалось на уровне 500 фунтов (227 кг), а вола – 600 фунтов (272 кг).

23 лошади требовалось для транспортировки орудия Cannon (пушки) по хорошему грунту.

15—17 лошадей – для транспортировки Demi-cannon (кулеврины) по хорошему грунту.

Не менее 9 лошадей – для транспортировки Culverin по хорошему грунту.

Количество лошадей, предписанных к орудиям XVII века, составляло:

Фалкон – 3 лошади, миньон – 6, сакер – 7, деми-кулеврина – 18, каннон – 24, деми-кулеврина – 12, кулеврина – 14.

Никколо Тарталья (ок. 1499–1557 гг.) в беседе с приором Барлетты обсуждал вопрос необходимого количества лошадей и волов для транспортировки пушек:

Аспик – вес 1300 фунтов – 6 лошадей.

Сакер – вес 1400 фунтов – 8 лошадей.

Кулеврина – вес 1750 фунтов – длина 7 футов – 10 лошадей.

Кулеврина – вес 2233 фунта – длина 8,5 фута – 5 пар запряженных волов.

Каннон – вес 2500 фунтов – длина 8 футов – 6 пар запряженных волов.

Кулеврина – вес 5387 фунтов – длина 10,5 фута – 12 пар запряженных волов.

Кулеврина – вес 13 000 фунтов – длина 15 футов – 28 пар запряженных волов.

Джон Мюллер в «Трактате об артиллерии», опубликованном в 1768 году, приводит следующую таблицу потребности тягловых лошадей:

 

 

В дополнение к типичным ранним, описанным здесь пушкам – железным и бронзовым – на картинах иногда встречались необычные экземпляры. Вероятно, для снижения веса или защиты от непогоды они покрывались кожей, некоторые имели особо усиленные стволы, закрываемые шкурами, как 4-фунтовая пушка Густава II Адольфа, или китайские образцы, обмотанные в шелк. Были описаны девять странных пушек, изготовленных так, что внутри и снаружи они были бронзовыми, а между – оловянные. Они были изготовлены в Челси полковником Людвигом Вайдеманом, саксонским офицером под патронажем королевского высочества герцога Камберлендского в 1747 и 1748 годах на предприятиях герцога. В марте 1749 года эти пушки вместе с другими пушками из Тауэра были отправлены в Виндзор на испытания. В ходе испытаний одна из этих странных 6-фунтовых пушек взорвалась, после чего полковник Вайдеман прекратил испытания. Впоследствии пушки были приобретены Комиссией по артиллерии и помещены на склады Тауэра. В конце концов они были признаны непригодными и утилизированы.

В течение первых двух веков истории артиллерии все пушки были гладкоствольными и выстреливали круглыми ядрами, поскольку использование нарезки в стволе считалось технически невозможным. Нарезка ствола была изобретена Джаспером Цоллером, оружейником из Вены, в конце XV века и усовершенствована Августом Коттером, оружейных дел мастером из Нюрнберга, около 1520 года. Август предложил круговую нарезку вместо прямолинейной, предложенной Джаспером. Нарезка придавала снаряду вращение, что делало его полет более стабильным, увеличивая дальность и точность выстрела. Удлиненная форма снаряда нарезного орудия позволяла увеличить его вес и вместимость, увеличивая, таким образом, ее разрушительную силу, энергию удара и эффективность. Все это было известно пушкарям, но пока мастера не освоили эту технологию, старая концепция орудий и стрелкового оружия оставалась доминирующей. Впервые нарезной ствол в стрелковом оружии бросил вызов гладкоствольному мушкету в конце XVIII века, особенно в Америке.

Термин rifling (нарезы) произошел от немецкого riefen – делать борозды, желоб. Когда удлиненному снаряду сообщается вращение, то его траектория будет перпендикулярна плоскости вращения. Поворот нарезки измеряется в терминах калибра. Так, нарезка в один оборот на 15 означает, что нарезка делает один оборот на расстоянии 15 калибров (шаг винтовой нарезки), соответственно наклон нарезки равен тангенсу угла π/15.

Шаг винтовой нарезки может быть однородный, увеличивающийся или их комбинацией. Все системы имеют свои преимущества и недостатки. При однородной нарезке снаряд начинает вращаться сразу, как только начинает движение по стволу. Это приводит к высокому давлению вращения, создавая значительные нагрузки в нарезке и на ведущий поясок снаряда, возникающие сразу и сохраняющиеся до конца выхода снаряда из ствола. Давление падает по длине ствола. В стволе с увеличивающимся шагом снаряд в начале движения вращается незначительно, движется более свободно, оказывая меньшие нагрузки на ствол и ведущий поясок снаряда. В то же время ободок все время должен вписываться в изменяющийся наклон нарезки, что снижает сообщаемую снаряду скорость вращения. В этом случае давление вдоль ствола сохраняется достаточно однородным. Чем длиннее ствол и выше скорость вылета снаряда, тем больше проявляются недостатки нарезки с увеличивающимся шагом.

Изначально использовалась нарезка с однородным шагом, но с появлением более медленных зарядов и еще больших пушек была сделана попытка использования нарезки с увеличивающимся шагом в начале ствола, переходящей в однородную. Позже нарезка с увеличивающимся шагом использовалась по всей длине ствола. В 1894 году внедрялась дальнейшая модификация нарезки, когда нарезы делались вдоль ствола на длине нескольких калибров, затем нарезка переходила в спиральную с неравномерно увеличивающейся крутизной от 0 до 30 на выходе. В конце концов нарезка с равномерным шагом (постоянной крутизны) заняла главенствующее положение. Число нарезов в стволах варьировалось от 4 на дюйм калибра до 6 и даже 8; малые пушки были более соразмерны, чем большие. Пушки Британского легиона имели нарезы, известные как PHS (polygroove, hook section – многонарезной, крючково-секционный). Затем были пушки «многонарезной оружейной компании Элсвик». В 1849 году появилась нарезка PPS (mod.) – многонарезная, простая секционная модифицированная; изначальная PPS была использована в поздних пушках RML (Rifled muzzle-loader — нарезные пушки, заряжаемые с дула). В конечном счете была принята нарезка многонарезная, простая секционная с более поздней модификацией.

Ширина нарезов и полей (выступов поверхности ствола между нарезами), а также глубина нарезов зависят от сопротивления сдвига металла, формирующего ведущий поясок снаряда. При большом количестве нарезов металл пояска разрезается на соответствующее число узких ребер, но полная прочность на срез не равна прочности того же объема металла с меньшим количеством более широких ребер. Поэтому, если нарезы слишком узкие или слишком мелкие, поясок срезается, что серьезно влияет на вращение снаряда. С другой стороны, глубокие узкие нарезы ослабляют прочность ствола. С мелкими нарезами износ ствола быстрее приводит к потере точности выстрела, чем в случае глубоких нарезов, поскольку при этом ведущий поясок снаряда стирается больше. Таким образом, число, глубина и профиль нарезов должны соотноситься с калибром оружия, давлением пороховых газов в стволе и требуемой скоростью на вылете.

Крымская война 1853–1856 годов подстегнула английскую артиллерию к развитию. Одним из результатов этого стал коренной переворот в сфере полевой артиллерии. Инженеры начали проводить широкомасштабные эксперименты. Ланкастер, Витуорт и Армстронг – основные имена, связанные с этим развитием, но были и такие, как Ванделер, Линолл Томас и другие, внесшие свою лепту. Все они производили пушки с нарезным стволом. «Нарезные» – может быть, не совсем в современном смысле слова, но способные просверливать стволы эллиптическими или гексагональными сверлами, таким образом, чтобы придать вращение снаряду. Ланкастер и Витуорт изготовляли много пушек, Витуорт, в частности, был поставщиком Крымской войны.

Кованое железо вернулось в пушечное производство около 1850 года, но настоящий прорыв, преобразовавший артиллерию в науку, произошел в 1855 году, когда мистер Армстронг, как его тогда называли, представил свою пушку с нарезным стволом и заряжаемую с казенной части, известную как 40-фунтовая RBL (Rifled Breech Loading). Она была принята на вооружение в 1859 году по отчету комиссии, специально созданной для отбора лучшей нарезной пушки для королевства, Шуберинесс, 16 ноября 1858 года. В отчете говорилось, что они разделили представленные образцы пушек на два класса:

Класс 1. Витуорт, Армстронг;

Класс 2. Майор Ванделер, мистер Б. Ирвинг, мистер Линолл Томас, мистер Лоуренс и барон Варендорф.

Орудия класса 2 были отклонены практически сразу: по мнению комиссии, эти образцы представляли слишком незначительные преимущества перед гладкоствольными орудиями, и не было рекомендовано делать какие-либо вложения в разработку этих орудий.

По классу 1 комиссия пришла к заключению, что пушки Витуорта имеют следующие недостатки:

1) снаряды сильно и быстро отклоняются вправо;

2) различные формы снарядов и гильз оказывают сильное влияние на дальность, сохраняются отклонения, отмеченные выше;

3) приходится тщательно чистить орудие перед каждым выстрелом, чтобы зарядить снаряд, избегая заклинивания.

Комиссия не рекомендовала вкладывать средства в их доработку. С другой стороны, она нашла пушки Армстронга определенно лучшими орудиями: более точными, более мощными и более надежными. Один его снаряд может нести болванку, шрапнель или взрывчатку. В силу вышесказанного комиссия рекомендовала незамедлительно принять это орудие для адаптирования к условиям полевых боев. Сэр Джонс (тогда мистер) Андерсон также представил хвалебный отчет по предприятию Армстронга, производящему пушки и снаряды.

Пушки Армстронга изготовлялись из кованого железа методом усадки последовательных слоев или колец одно на другое. Именно эта система, использовавшая принципы внутреннего напряжения, позволяла внешним слоям изготовленного ствола выдержать значительную часть напряжения, испытываемого им при стрельбе, обеспечивая пути дальнейшего совершенствования орудий. Опыт, однако, показал, что пушки RBL оказались не совсем удовлетворявшими требованиям, проблемы возникли с боеприпасами и эффективностью обтюрации. В этих пушках использовалась обтюрация системы «чаша». Она состояла из неглубокой чаши, закрепленной на лицевой стороне поршня затвора, и медного кольца, ведущего в пушку. Основным недостатком такой системы является то, что чаши должны были жестко фиксированы. Чтобы обеспечить полную герметизацию, поверхности чаши и кольца должны быть абсолютно чистыми, и медное кольцо было постепенно увеличено.

Эти пушки использовались в Китае в 1860 году. Тяжелые, 7-фунтовые пушки были заказаны королевским флотом. Эти, 40-фунтовые и другие пушки производились в спешке в больших количествах в 1859–1862 годах. До 1863 года 2 500 000 фунтов стерлингов было истрачено на вооружение обоих родов войск этими пушками. Обманутые надежды, возлагаемые на них, обрекли эти пушки в глазах командующих армией и флотом. В результате в 1864 году не было сделано ни одной пушки. Пушки, находящиеся на складах, были переоборудованы в пушки, заряжающиеся с дула.

Кроме Британии, другие страны также экспериментировали с нарезными пушками. В 1846 году майор Кавелли в Италии и барон Варендорф в Германии, совершенно независимо друг от друга, изготовили пушки из кованого железа с нарезными стволами. Пушка Кавелли имела два спиральных нареза, в которые вставлялись четвертьдюймовые выступающие штифты продолговатого снаряда. В Германии Крупп разработал нарезную пушку с очень удачным механизмом затвора. В отличие от принятого в то время кованого железа он использовал значительно более прочную тигельную сталь. В середине XIX века сталь уже использовалась и в производстве других нарезных пушек, например пушки Виарда в Америке. К концу 1850-х Соединенные Штаты широко экспериментировали с нарезными пушками, некоторые из которых изготовлялись на сталелитейных заводах в Южном Бостоне и Вест-Пойнте в Колд-Спринг в штате Нью-Йорк. Однако первое появление нарезных пушек в сколько-нибудь значительном количестве в Америке наблюдалось непосредственно перед Гражданской войной 1861–1865 годов. Хотя в этой войне обе стороны начали боевые действия гладкоствольными орудиями, федеральная армия вскоре вооружилась 300 3-дюймовыми пушками из кованого железа. Эти пушки стреляли 10-фунтовыми снарядами; изготовлены они были путем обкладки оправки листами котельного железа. Сформованный таким образом цилиндр нагревался и пропускался через ролики для сварки. После остывания он калибровался сверлением, и во вращающемся стволе наносилась нарезка. Эта довольно грубая технология сохранялась в Америке почти до 1900 года. Одним из самых эффективных орудий этого периода истории Америки была пушка Парротта. Ее изготовляли из железа в моделях от 10 до 300 фунтов. Пушки Парротта легко узнаваемы по их тяжелым обшивкам из кованого железа, усиливающего казенную часть. Обшивка делалась путем наматывания спирали из железного прута на оправку, затем кольца наковывались на сваренный цилиндр и, остывая, усаживались на стволе.

Неудача пушек RBL Армстронга была если не катастрофой, то, по крайней мере, серьезным ударом. По этому вопросу была создана комиссия, просуществовавшая с 1863 по 1865 год. После проведения всестороннего анализа она пришла к выводу:

1) что многонарезная система нарезки пушек RBL с ее снарядами, покрытыми свинцом и сложной системой казенника, требующей использования оловянных чаш и смазки, по сравнению с дульнозарядной системой, крайне неудобна для использования в условиях военных действий. Ее второй недостаток – высокая стоимость как изготовления, так и поставок амуниции;

2) что дульнозарядные пушки заряжаются и обслуживаются значительно проще;

3) что пушки, удовлетворяющие всем требованиям безопасности, можно изготовить со стволами из стали, усиленными наложенными обручами кованого железа, в то время как пушки, сделанные только из стали, имеют тенденцию взрываться без каких-либо видимых причин.

Другая комиссия в 1870 году также представила доклад о предполагаемых преимуществах дульнозарядных пушек с точки зрения стоимости и ремонта по сравнению с пушками, заряжаемыми с казенной части, и посчитала, что эти преимущества перевешивают преимущества укрытия орудийной прислуги во время боя.

Все это доказывает лишь то, что все страны переживали «родовые муки» рождения казнозарядных орудий и что пионеры 1850—1860-х этого направления опередили свое время не потому, что их видение было неверным, а потому, что конструкторы и изготовители еще не были готовы вдохнуть дух зарядки с казенной части в возрождаемое их реальное воплощение.

В результате рекомендаций этих комиссий нарезные дульнозарядные орудия, известные как RML, были приняты на вооружение, и RBL, казнозарядные, переделаны в RML. Первые модели были сконструированы по образцу пушек Армстронга, но конструкция казенной части была усовершенствована в соответствии с накопленным опытом. Как это ни странно, в это же время Соединенные Штаты также конвертировали многие свои орудия.

Наконец, была принята система производства Королевского оружейного завода. Она состояла из: А – трубы или ствола из стали, Б – намотки, В – трубы и кожуха с цапфой из свернутого в спираль железа и винграда из кованого железа со скобочным соединением для усиления продольной прочности. Эти пушки в дальнейшем стали известны как Woolwich ML Guns (дульнозарядные пушки Вулвич), а позже пушки RML. Их первые образцы были достаточно малого калибра, но затем появились пушки большего калибра, и в 1870 году была выпущена 35-тонная дульнозарядная пушка для башенно-палубных судов. Именно этот образчик артиллерии был известен как «Младенец Вулвич». В то же время в наземные войска поступила 38-тонная RML пушка. В 1871 году сэр Купер Кэй и адмирал Худ представили доклад о полном своем удовлетворении дульнозарядной артиллерией, известной как RML, после чего адмиралтейство отказалось от пересмотра вопроса замены дульнозарядных на казнозарядные пушки. В 1873 году ВМФ получил 80-тонную RML пушку. 2 января 1879 года одна из 38-тонных RML пушек взорвалась на борту английского военного корабля «Громовержец» (Thunderer) во время учений в Средиземном море. Это было время, когда приверженцы казнозарядных пушек доказывали их преимущества, и на голову военных министров и их советников обрушилась лавина осуждений. В результате взрыва пушки погибло и было ранено много людей. Комиссия морских офицеров, расследовавшая инцидент, пришла к выводу, что причиной взрыва была двойная перезагрузка пушки, а не ее дефект. Последовало длительное расследование, с множеством экспериментов, в которых пытались взорвать пушку-близнец, привезенную в Вулвич с «Громовержца». Наконец, 3 февраля 1880 года комиссия по вооружению провела испытание пушки с двойным зарядом. Она взорвалась почти точно так же, как ее двойник три месяца назад. Так что их отчет полностью подтвердил изначальное заключение. Этот эксперимент по взрыву пушки проводился в специально построенной взрывозащищенной камере напротив мишенного вала в Королевском арсенале.

В итоге RML артиллерия изготовлялась всех размеров, от полевых легких до больших пушек для кораблей и прибрежных фортов. Ее гигантский образчик – 17,72-дюймовая (45 см) 100-тонная пушка. В течение многих последующих лет главенствования RML были изготовлены и более значительные экземпляры, 10– и 12-дюймовые пушки были установлены для защиты узких проливов. Такие защитные сооружения назывались running past points (пробежка мишенью прямой наводки). Замок Херст, где сходятся воды пролива Те-Солент и воды эстуария рек Итчен и Тест, на берегу которого находится Саутгемптон, был выбран местом одного такого укрепления.

Американским аналогом того времени был колумбиад – тяжелая, с удлиненной каморой железная дульнозарядная пушка, разработанная на основе бронзового прототипа 1810 года. Дальность выстрела этих 8-, 10– и 12-дюймовых пушек была около 5000 ярдов (4572 м). Новый тип колумбиадов был выпущен в начале 1860-х. Когда артиллерийско-технический комитет США выпустил рекомендации конвертировать гладкоствольные орудия в нарезные, они специально оговорили условие, что все тяжелые железные пушки в дальнейшем должны изготовляться на принципах, предложенных капитаном Т.Дж. Родманом. Это означало, что отливка пушки должна вестись на оправе с охлаждаемой водой центральной частью. При этом внутренняя часть ствола затвердевала первой и сжималась внешними слоями металла по мере их более медленного остывания, обеспечивая, таким образом, более прочную круговую структуру. Родмановские гладкоствольные орудия 8-, 10– и 20-дюймового калибра были одними из лучших в своем роде. 20-дюймовая пушка, изготовленная в 1864 году, выстрелила ядром весом 1080 фунтов (490 кг). 15-дюймовые пушки этого мастера находились на службе США до конца XIX века.

Совершенствование пороха, приведшее к увеличению размеров каморы и удлинению стволов, заставило вернуться к вопросу о RBL в 1879 году. Были проведены дополнительные исследования по выяснению пригодности таких орудий в новых условиях. В результате в 1881–1882 годах были заказаны пушки:

 

 

Между 1855 и 1880 годами экспериментировали с пушками Армстронга, Витуорта, Паллисера, Томаса Линалла, Б. Бриттена, Ланкастера, Джеффриса, Родмана, Круппа, Ванделера и др. Кроме капитана Скотта, офицера ВМФ, и В. Паллисера, офицера кавалерии, все остальные были гражданскими лицами. Среди них не было артиллеристов. Даже так называемые пушки «Вулвич» не были пушками, изобретенными Вулвичем, название прижилось по докладам совместной армейско-морской комиссии по французскому типу.

К 1880 году разработчики и изготовители пушек значительно продвинулись по сравнению с уровнем времен Крымской войны и теперь могли представить орудия, обеспечивающие надежную обтюрацию, более совершенные системы запора казенника, такие как поршень затвора Велина (Welin) с его прерываемой резьбой, усовершенствованная прокладка Де Банже (De Bange) и грибовидная головка, – все это определенно подтвердило доминирующее положение казнозарядных орудий. Признание того факта, что провал пушек Армстронга связан с техническими несовершенствами, а не недостатками BRL, открыло дорогу к новейшим орудиям. Изначально казнозарядные орудия изготавливались полностью из стали. Общая тенденция состояла в удлинении орудия и уменьшении числа внешних укрепляющих ствол элементов. Для увеличения продольной прочности использовались скобочные соединения. Однако к 1890 году Комиссия по артиллерии была убеждена, что стволы с проволочной обмоткой были лучше чисто стальных стволов. Преимуществами проволочной обмотки считались:

1) абсолютная прочность материала могла быть обеспечена испытанием каждого кольца дюйм за дюймом, что было невозможно в то время проделать со стальными обручами, в которых могли образовываться внутренние дефекты;

2) необходимое натяжение могло регулироваться послойной подстройкой;

3) разрыв в отдельном слое приводит к локальному дефекту, относящемуся исключительно к слою, в котором он произошел;

4) прочность на растяжение стальной проволоки в два раза выше стальных прессованных или кованых трубок или обручей.

К ее недостаткам относили:

1) необходимость преодоления продольной слабости;

2) недостаточную устойчивость при выстреле.

Таким образом, в британской армии стволы с проволочной обмоткой вытеснили чисто стальные стволы.

Современные орудия могут классифицироваться как казнозарядные (BL), так и скорострельные (QF). Термин «скорострельное» применяется к орудию, заряд которого заключен в латунную гильзу. Обтюрация обеспечивается расширением гильзы при выстреле. Казнозарядные – это пушки, заряд в которые закладывается в шелковом матерчатом мешочке. Обтюрация в этом случае обеспечивается уплотняющей прокладкой. Между 1880 и 1900 годами принятие латунных гильз значительно ускорило обслуживание пушки. В настоящее время различие между BL и QF носит чисто академический характер, поскольку оба обеспечивают высокую скорость стрельбы. Сегодня термин «скорострельные» применяется к орудиям малого калибра, таким как полевые и иные мобильные орудия, а казнозарядные – более тяжелые орудия.

Проектировщики пушек должны четко определять следующие параметры:

1) вес за боевым расчетом;

2) вес орудия и тип нарезки;

3) вес снаряда;

4) дальность и скорость полета;

5) параметры заряда, обеспечивающего заданную дальность и скорость полета;

6) прочность, необходимую, чтобы выдержать удар при выстреле;

7) наиболее подходящую марку стали;

8) толщину материала в различных точках орудия, обеспечивающую достаточную прочность конструкции в этих точках при выстреле;

9) требуемые параметры безопасности.

В большинстве случаев заранее предполагают, что давление за снарядом всегда сохраняет свое поведение во время прохода снаряда по стволу, например прямолинейный график зависимости давления от пройденного расстояния. Недопонимание этой проблемы в сочетании с недостаточностью научных знаний и игнорирование технологических недоработок сдерживали развитие артиллерии в ее первые 570 лет существования. Ни одно современное орудие не изготавливается из единого куска стали. Никакой стальной цилиндр, каким бы толстым он ни был, не выдержит давления при выстреле. Необходимая прочность достигается за счет сжатия/усадки одной стальной трубы на другой, что, следуя точно рассчитанным напряжениям и сжатиям, позволяет вдвое повысить стандартную прочность разрыва материала. Таким образом, коэффициент надежности дула обеспечивается на уровне 2, а казенной части – 1,5. При изготовлении пушек используются различные марки стали, обычно никель-хромовые легированные стали.

Идея усадки одной трубы на другую для значительного повышения прочности разрыва существовала более ста лет, однако ее эффективная реализация стала возможной лишь в XX веке. Еще в 1832 году французский инженер-артиллерист капитан А. Тьери (A. Thiéry) указывал на значение усиливающих колец, трубок или намоток. В Англии профессор Д. Тридвелл (D. Treadwell) пришел к тому же заключению в 1842 году. Роберт Маллет (Robert Mallet), конструктор 36-дюймовой мортиры, в своем докладе в Ирландской академии 25 июня 1855 года описывал метод изготовления стволов пушек, при котором на внутреннюю трубу усаживались шесть концентрических внешних труб, из которых три внутренних трубы насаживались в режиме сжатия, а внешние три – в состоянии напряжения. Пятью годами позже, 14 мая 1860 года, капитан А. Т. Блейкли (A. T. Blakeley), член Королевской академии, представил доклад «О практическом применении принципов, изложенных в академии мистером Маллетом», в котором он описал свои собственные эксперименты в изготовлении пушек и заявил о приоритете в развитии кольцевой структуры. Последовала горячая дискуссия, которая нас не касается. Достаточно сказать, что мортира Маллета была спроектирована в октябре 1854 года, в то время как предварительное описание изобретения патента Блейкли № 431 от августа 1855 года было заявлено 27 февраля 1855 года. Его первая публикация появилась в июле того же года. Предварительное описание изобретения Уильяма Армстронга датировано 11 февраля 1857 года, однако профессор Тридвелл, представивший план производства пушки в военном министерстве в 1855 году, был настолько удовлетворен тем, что почва под это была уже подготовлена, что в письме от 28 мая 1855 года капитану Дж. Х. Лефрою он пишет: «После того как Вы сообщили мне в нашей беседе на прошлой неделе, что правительство уже готово продолжить эксперименты по созданию пушки по плану, близкому к тому, что предложил я, я воздержался от того, чтобы занимать Ваше время множеством деталей, касающихся механики, которые могли бы, по моему мнению, усилить предложенную мной конструкцию и, в частности, элемента, являющегося предметом прилагаемого доклада».

Приведенные здесь данные показывают, что капитан Блейкли пытался «запрыгнуть в повозку пушки». Претензии профессора Тридвелла, после тщательного расследования Американской академией по искусству и науке, в 1865 году были признаны справедливыми, и он был награжден золотой медалью Румфорда.

Капитан Блейкли вскоре основал завод «Блейкли Орданс Уокс» в Гринвиче и изготовил свои пушки. Некоторые его полевые образцы использовались конфедератами в Гражданской войне в Америке 1861–1865 годов. Однако его завод в Гринвиче просуществовал недолго.

Помимо всего прочего, пушка должна удовлетворять четырем условиям. Она должна иметь:

1) достаточную продольную прочность;

2) достаточную тангенциальную (окружную) прочность;

3) достаточную устойчивость при выстреле;

4) полноценную обтюрацию, то есть предотвратить какую-либо утечку газа назад или вперед по стволу.

Первое условие требуется, чтобы предотвратить поперечное разрушение орудия при выстреле. Это достигается вырезами в трубах, образующих стыкуемые плечи отдачи ствола. При выстреле они сжимаются в единое целое. Второе условие гарантирует, что орудие не взорвется при выстреле. Это обеспечивается усадкой достаточного количества металла или намотанной проволоки на части, подверженные наибольшему давлению. Максимальное давление в средней части орудия может достигать 18–20 т на квадратный дюйм. Такое давление создается на первых нескольких футах пролета снаряда, после чего давление постепенно падает, пока снаряд не достигнет дульной части, где давление снова поднимается. В дульной части давление поднимается до 6 т на квадратный дюйм. Такое распределение давления по стволу объясняет, почему самая толстая (усиленная) часть пушки расположена в казенной ее части и каморы (зарядной камеры) и почему у дульного среза делается утолщение. Третье требование связано с гарантией того, что дуло при выстреле не «толкнется» вниз, сбивая прицельную настройку. Реально пушка всегда устанавливается с этим припуском, называемым «поправка на провисание ствола» (droop) и предусмотренным в таблице дальностей и прицелов. И последнее. Есть две причины предотвращения утечки газов. Первая – температура горения при выстреле достигает порядка 2000 °C, при такой температуре сталь «смывается» из ствола, этот эффект известен как эрозия. Вторая – чтобы орудие всегда стреляло в соответствии с таблицей дальностей и прицелов, необходимо обеспечить постоянство «выбрасывающего» давления за снарядом. Проволока имеет существенное преимущество – обеспечение высокой тангенциальной прочности, но не может обеспечить ни продольную прочность, ни устойчивость при выстреле. Устойчивость при выстреле может быть обеспечена только с применением стальных труб.

Изготовление типового тяжелого орудия с использованием проволочной намотки выглядит следующим образом.

Заготовки делаются в сталелитейном цехе путем разлива расплавленного в печи металла в соответствующие формы. Затем заготовки куют в гидравлическом прессе или паровым молотом. После поковки более 8 дюймов диаметром трепанируется центральное отверстие. Трепанирование отличается от высверливания тем, что первое означает удаление твердого осевого наполнителя отливки, в то время как высверливание означает удаление металла малыми порциями. Следующая операция – ковка. Для этого заготовка разогревается до температуры порядка 1050 °С и помещается на специальную оправку. Ковка заканчивается при температуре около 650 °С, в противном случае, если продолжить ковку при более низкой температуре, металл приобретает свойства наклепанности с формированием внутренних напряжений. Таким образом выковываются трубы приблизительно требуемой формы и диаметра. После ковки от заготовки отрезаются образцы для контроля ее механических свойств и химического состава, чтобы убедиться, что они соответствуют техническим условиям. Если ТУ выдержаны, заготовка подвергается закалке в масле и отпуску для снятия внутренних напряжений, возникающих в процессе ковки и закалки, и стабилизации твердости. После этого проводятся дополнительные контрольные анализы/испытания. Затем трубка А подлежит «чистовому сверлению», и в местах плеч отдачи ствола вырезаются щели. Манжета с выточками усаживается (в горячем состоянии) на задний конец трубки А. Она усиливает запальную втулку казенника и формирует соединение между трубкой А и обкладкой посредством кольца казенника. Затем на трубку А усаживается (в горячем состоянии) дульное стопорное кольцо. Это ступенчатое кольцо, служащее еще и передним фиксатором проволоки, формирует продольное соединение между трубками А и В, то есть между внутренней и внешней частью ствола. Следующая операция – намотка проволоки. Проволока представляет собой стальные полоски порядка ¹/₂ дюйма шириной и ¹/₄ дюйма толщиной, прочностью на разрыв порядка 150 т на квадратный дюйм. Процесс сложный и выполняется на специальном оборудовании, позволяющем изменять натяжение намотки от слоя к слою таким образом, чтобы каждая навивка несла свою полную нагрузку. Например, на 15-дюймовой пушке количество слоев насчитывает от 79 на казеннике до 20 на дульном конце, а натяжение варьируется от 40 т в начале до 28,5 т на квадратный дюйм в конце. Расходуется 185 миль такой проволоки. Затем трубка В, после аналогичной обработки, усаживается поверх проволоки. Эта операция проводится путем ее нагрева до температуры порядка 550 °F (288 °С), после чего она опускается на ствол, устанавливаемый вертикально в глубокой яме казенной частью вниз, и охлаждается разбрызгиванием воды на горячий металл. Затем на трубку В усаживается подогретый для вставки кольца казенника задний конец обкладки. И в завершение кольцо казенника, подогретое до температуры не выше 550 °F (288 °С), ввинчивается и усаживается в обшивку. На этом построение пушки заканчивается, проводятся отделочные операции, такие как окончательная внутренняя и внешняя обработка и нарезка ствола. Нарезка наносится на специальном станке, на нарезочной головке которого крепятся три резца. Резцы «выхватывают» металл на обратном ходу. Для завершения нарезки требуется многократный ввод/ вывод головки. Нарезка большого орудия может занимать три недели. После нанесения нарезов орудие оснащается затворным механизмом.

В последние 30 лет в некоторых случаях появилась тенденция возврата к полностью стальным орудиям. В некоторых последних моделях полностью отказались от проволоки. Примером такого полностью стального современного орудия может служить казнозарядное 6-дюймовое орудие «Марк XXIII», используемое ВМС во время Второй мировой войны. Приблизительно в это время был разработан новый метод изготовления орудий. Этот метод известен как auto-frettage (самоскрепление ствола) и основан на том, что каждый последующий слой стальных трубок упруго воздействует на слой под ним. В пушках малого калибра это имеет некоторое преимущество, например, орудие может отливаться целиком и затем получить эффект самоскрепления давлением жидкости. Таким образом, можно увеличить выпуск орудий и понизить их стоимость. Однако этот метод имеет свои недостатки.

Скорость снаряда на вылете (дульная, начальная) современного орудия варьируется в пределах 2500–2900 футов (762–884 м)/с, в зависимости от назначения. С целью сокращения износа орудия дульную скорость стараются снизить, компенсировав баллистику и дальность полета улучшением аэродинамических свойств снаряда. Самое тяжелое орудие Британии было изготовлено в конце Первой мировой войны – 18-дюймовое казнозарядное, весом 150 т. Оно выстреливало снаряд весом более тонны на расстояние 25–30 миль (40–48 км). Максимальная высота траектории при выстреле на максимальную длину достигала 12 миль (19,3 км). По решению Вашингтонской конвенции 1922 года это орудие было утилизировано.

Параллельно с развитием пушек развивались и гаубицы, как продолжение своего предшественника – мортиры. С самого зарождения артиллерии мортиры занимали свое особое место. Вплоть до начала XIX века такие орудия изготовлялись из бронзы, и многие типы мортир устанавливались в фиксированном положении под 45°, что с XVI века считается углом максимальной дальности полета. Джон Мюллер сетовал на глупость английских артиллеристов, продолжающих крепить минометы под фиксированным углом. Еще в 1788 году испанцы сделали mortero de plancha, или «плиту» – мортиру на подставке, отливаемую единым целым. Расстояние выстрела регулировалось подбором заряда, а не углом наклона. Мортира устанавливалась на подставке между двумя боковыми стойками, стянутыми поперечиной. Поскольку подставка не имела колес, мортира перевозилась на специальных повозках. В батарее мортира обычно устанавливалась ровной на деревянной платформе, а на борту корабля – на вращающейся подставке. Вес мортиры в сочетании с углом наведения удерживали ее на месте во время выстрела, хотя иногда ее приходилось привязывать для надежности. В мортирах не использовались пыжи, поскольку они препятствовали возгоранию запала. В былые времена снаряды мортиры всегда заряжались запалом к вылету. Канонир, выстреливая, делал двойной поджог: он поджигал запал одной рукой и взрыватель другой – рискованная операция. Большинство мортир имели долфины (ручки для поднятия орудия). Некоторые образцы имели поддоны для предотвращения рассыпания пороха запала при почти вертикальном расположении казенника.

Около 1750 года длина ствола французской мортиры равнялась полутора диаметрам снаряда; в Англии длина ствола мортиры равнялась двум диаметрам снаряда для малых калибров и трем для мортир больших чем 10—13-дюймовые чугунные мортиры. Дополнительная длина британских мортир утяжеляла их, например, 13-дюймовая английская мортира весила 25 cwt, а такая же французская – почти вполовину меньше. Джон Мюллер возмущался, что английские изготовители рабски следовали критериям пушечников. Он считал, что «упрочнение мортиры абсолютно излишне, поскольку оно лишь утяжеляет орудие совершенно бесполезным металлом там, где этого не требуется, и, как будто им мало этого лишнего металла, они еще и удлинили дуло, делая ее сверхтяжелой. Литейные формы также представляют собой помесь без системы и вкуса».

Я уже описал маленькую мортиру кохорн. Прежде чем ее признали в Англии, она с большим успехом применялась бароном ван Кохорном в 1673 году в войне против французов. Генерал Оглеторп (Oglethorpe) использовал их в довольно значительном количестве при бомбардировке Сент-Августина в 1740 году. Испанцы перевели кохорн как «cuernos de vaca» – «рога коровы». Много мортир применялось и в Гражданской войне в Америке.

Гаубица – название, заимствованное из немецкого haubitze, – была изобретена в Дании в XVII веке, когда потребовалось стрелять из полевых орудий снарядами большими, чем они могли, при том же калибре, по высокой, как у мортир, траектории, но более легких и мобильных. Значение этих орудий вскоре нашло всеобщее признание, и они заняли свое место в артиллерии всех европейских стран. В XVIII веке мобильность гаубицы обеспечивалась двухколесной прочной телегой. Относительно короткий хобот лафета позволял регулировать угол выстрела в широких пределах. Гаубица была орудием с большим углом и невысокой скоростью выстрела. Гаубицу отличала высокая траектория снаряда и отличная точность попадания. Ее назначение – это поиск узких целей, скрытых высокой стеной. Благодаря ее низким баллистическим свойствам гаубица стреляла более тяжелыми снарядами, чем пушки того же калибра. Благодаря широкому подбору подстраиваемых зарядов гаубица – оружие большой точности, дальности и угла поражения.

В Англии в середине XVIII века гаубицы были 5,8-, 8– и 10-фунтовыми, но последние были настолько тяжелы (иные 50 дюймов длиной весили более 3500 фунтов), что от них вскоре отказались. Мюллер, как всегда, сокрушался о сверхтяжелости этих орудий и, взамен, спроектировал 6-, 8-, 10-и 13-фунтовые гаубицы, которые, благодаря лучшему распределению металла, были значительно легче используемых.

Британцы завезли гаубицы в Новый Свет, во Флориду, в 1760 году. После Войны за независимость США (1775–1783) 12– и 10-фунтовые гаубицы были приняты Соединенными Штатами на вооружение.

Изначально гаубицы использовались при осадах, но позже применялись и в полевых операциях. В Англии появились 5-дюймовые казнозарядные (BL) полевые орудия и 6-дюймовые (BL) осадные гаубицы. Последние, впоследствии, были усилены австрийскими 9,45-дюймовыми. В ходе Первой мировой войны размеры гаубиц увеличивались. Первым таким образцом была французская гаубица «Мама» – 9,2 дюйма. Самая большая гаубица была принята на вооружение в Англии – 18-дюймовая, BL, 40-го калибра. Ее длина составляла 60 футов, и по виду она была очень похожа на пушку.

В целом в течение последнего века в пушках мало что изменилось, кроме, конечно, дизайна и технологий. Были разработаны новые образцы орудий, такие как 5,5-дюймовые и легкие 25-фунтовые пушки/гаубицы. Однако как пушки они не представляют собой чего-то нового, их «новизна» состоит в лафете, способах транспортировки/перемещений и амуниции, но не в принципах их изготовления. То же относится и к противовоздушным и противотанковым орудиям.

Достигло ли «пушечное» развитие своего предела? Конечно, с отказом от крупных пушечных кораблей и береговых фортов большая часть английских genus отправлена в запас и, в связи с развитием ракетной техники, уже вряд ли вернется на боевые позиции. Одно ясно, что темпы развития артиллерии за последние 70 лет далеко превзошли ее темпы развития в предшествующие пять столетий.