О ланкастерской сверловке стволов

Английский оружейник и фабрикант Чарльз Вильям Ланкастер охотникам и любителям оружия в основном известен как изобретатель оружейных стволов с каналом овального поперечного сечения и винтовым поворотом этих сечений по длине канала.

Благодаря такому устройству канала ствола из него можно было стрелять продолговатыми цилиндроконическими пулями. Достаточно большой калибр ствола позволял стрелять и дробью. Такая универсальность оружия снискала ему в своё время популярность, и особенно у путешественников, всегда ограниченных в количестве и весе снаряжения. Но не только этим ограничивалось то, что называлось ланкастерским огнестрельным оружием.

В соответствии с описанием привилегии, выданной английским правительством фабриканту Ланкастеру в 1851 году, его изобретение состоит:

1. в идее особого устройства канала огнестрельного оружия;
2. в приспособлении машин (станков) к изготовлению ручного огнестрельного оружия этой системы;
3. в устройстве машин для высверливания канала артиллерийских орудий этой системы.

В середине XIX века артиллерия ещё стреляла сферическими снарядами из орудий с гладкими цилиндрическими каналами. Поэтому для повышения эффективности фугасного действия бомбовых снарядов пушек в крепостях и на линейных кораблях требовалось постоянно увеличивать их калибр, доводя его иногда до 800 мм. Соответственно неимоверно возрастал вес орудия и его станка. Возможности развития гладкоствольной артиллерии дошли до своего предела.

Однако уже в это время в ведущих индустриальных странах были приняты на вооружение образны оружия с винтовой нарезкой стволов, стреляющие продолговатыми цилиндроконическими пулями, что позволило увеличить массу пули и стабильность её полёта по сравнению со сферической пулей, выстреленной из гладкого цилиндрического ствола.

ПЕРВЫЕ НАРЕЗНИКИ

Винтовая нарезка стволов ручного огнестрельного оружия была известна оружейникам ещё с первой половины XVI века. В частности, наиболее ранние нарезные стволы, хранящиеся в музейных оружейных коллекциях Копенгагена, Берлина и Эмдена, соответственно датируются 1542, 1549 и 1558 гг. Но широкому применению нарезного оружия в войсках в качестве пехотного препятствовала сложность его заряжания со стороны дула. Необходимо было плотно загнать пулю в канал ствола до порохового заряда, чтобы при вылете она повернулась по винтовым нарезам, как по направляющим.

Ситуация изменилась, когда были изобретены стволы с винтовыми нарезами, позволяющие свободно досылать пулю в камеру ствола через дуло.

В России первым таким оружием, принятым на вооружение стрелковых батальонов в 1843 году, стал «литтихский» штуцер. Прообразом его было нарезное ружьё военного образца, сконструированное генерал-майором брауншвейгских войск Вернером. Суть изобретения Вернера состояла в том, что пуля досылалась в нарезной ствол с зазором по всей длине его канала. Обеспечивалось это двумя широкими винтовыми нарезами, расположенными друг против друга, в которые входил специальный поясок сферической пули. В 1848 году к штуцеру приняли продолговатую остроконечную пулю с двумя ушками. Технические идеи, заложенные в стволы подобных штуцеров, побудили и артиллерийских оружейников начать усовершенствовать свои орудия.

Первым государством, принявшим у себя нарезные артиллерийские орудия, была Сардиния. По распоряжению сардинского правительства в 1845 году была принята для вооружения крепостей чугунная нарезная бомбовая пушка, конструкцию которой предложил капитан Кавалли. В канале ствола этой пушки имелись две широкие противоположные винтовые канавки (нарезки), сохраняющие по всему протяжению канала одинаковый наклон. Чугунные снаряды этой пушки имели внешнюю вытянутую цилиндроконическую форму с двумя выступами (ушками) у основания. Этими ушками снаряд входил в нарезы канала орудия и продвигался по нему с зазором. На заострённом конце снаряда было ударно-воспламенительное приспособление.

Однако орудия этой системы не были приняты в других государствах. Так, по распоряжению российского правительства в 1849 году на одном из лучших чугунолитейных заводов Швеции было заказано одно орудие системы Кавалли (для Сардинии орудия Кавалли также были заказаны в Швеции). Орудие разорвалось на 6-ом испытательном выстреле. Обстоятельство разрыва дало повод полагать, что оно разорвалось от сильного сопротивления движению чугунного снаряда в результате заклиниваний ушек между стенками нарезов.

В штуцерах этого не наблюдалось, так как пуля была сделана из пластичного свинца. А дальнейшее развитие и усовершенствование нарезного ручного огнестрельного оружия исключило ушки на поверхности их пуль. В частности, пули стали делать круглыми в сечении, с юбкой у основания, которая расширялась под действием пороховых газов и вдавливалась в нарезы канала ствола.

Предложенная Ланкастером форма каналов стволов артиллерийских орудий по представлению автора устраняла недостатки каналов стволов системы Кавалли, влекущие к заклиниванию снарядов в нарезах. Сущность изобретения устройства канала ланкастерского огнестрельного оружия была в сглаживании углов контура сечения канала с двумя широкими винтовыми нарезами, применёнными в «литтихском» штуцере или орудии Кавалли (рисунок 1).

Такое сглаживание преобразовывало угловатый профиль сечения в овал, близкий к эллипсу. А внутренний объём канала ствола становился подобным винтовым архитектурным колоннам. Подобному преобразованию, по мнению Ланкастера, могли быть подвергнуты также каналы стволов с тремя и четырьмя характерными нарезами. Снаряды для таких стволов должны были в своём поперечном сечении соответствовать форме сечения ствола и иметь некоторый зазор при их взаимном совмещении. Заклинивание же снаряда в канале ствола исключалось благодаря достаточно большой длине опоры его боковой поверхности о стенку канала при выстреле.

МНОГОГРАННЫЕ СТВОЛЫ

По сути, Ланкастер в результате своих усовершенствований нарезных каналов стволов пришёл к подобию полигональных (многогранных) стволов, которые (как минимум с начала XVII в.) время от времени изготавливались оружейниками. Образцы ручного огнестрельного оружия с многогранными в сечении и спиральными по длине каналами стволов хранятся во многих музейных оружейных коллекциях. Треугольное сечение канала имел в частности ствол аркебузы, изготовленной Августином Котгером в 1618 году в Нюрнберге. Треугольное сечение имеют и два охотничьих ружья, одно из которых находится в коллекции Оружейной палаты Московского Кремля. Оно изготовлено мастером Цыгаевым в г. Туле в 1783 году. Другое ружьё было изготовлено в г. Туле для императора Александра I. Оно находится в коллекции Эрмитажа в г. С-Петербурге. Четырёхугольное сечение канала ствола сделано у аркебузы, изготовленной в первой половине XVII века и (Государственный исторический музей). Шестиугольное сечение канала имеют русские питали середины XVII века из коллекции музея артиллерии, инженерных войск и войск связи в г. С-Петербурге. В начале второй половины XIX века полигональные каналы применял в своём оружии английский оружейник Витворт.

Идея полигональных каналов не покидает оружейников на протяжении всего времени развития нарезного оружия, так как при классической форме спиральных нарезов снаряд (пуля) при движении по каналу ствола под действием пороховых газов опирался боковой поверхностью своих выступов о стенки относительно нешироких нарезов ствола. А при значительной поперечной составляющей усилия, приложенного к снаряду в результате давления пороховых газов, могло привести к срыву снаряда с нарезов и дальнейшему его поступательному движению без вращения, относительно направления этого движения. Это происходило в том случае, если материал снаряда был достаточно пластичен, как например, свинцовая пуля. В этом случае, когда снаряд был сделан из чугуна, в зоне контакта возникало огромное трение, приводящее к его заклиниванию.

Полигональные снаряды во время поступательно-вращательного движения имели со стенками (поверхностью) ствола большую площадь контакта, что могло привести лишь только к деформации снаряда (рисунок 2).

Ланкастер отмечал также, что крутизна винтового канала его ствола может быть переменная, в отличие от общепринятого в то время постоянного наклона канавок нарезов в три четверти оборота по длине ствола. Он предложил постепенно увеличивать крутизну нарезов от казённой части до дула. Начинаясь с казённой части прямыми, нарезы постепенно приобретали изгиб, который резко увеличивался к дулу, приобретая тот же угол наклона, что и традиционные нарезы, но делая при этом только одну четверть полного оборота относительно оси ствола. Кроме того, Ланкастер отмечал, что в обслуживании такой ствол более удобен для чистки от нагара и ржавчины, чем ствол с классической нарезкой.

ПО СИСТЕМЕ ЛАНКАСТЕРА

В описании второго пункта привилегии изобретения Ланкастера было приведено описание технологии изготовления каналов стволов ручного огнестрельного оружия его системы. Ружейные и пистолетные стволы системы Ланкастера делались из обычных ствольных труб с цилиндрическими каналами, которые специальным способом сплющивались и затем скручивались. Для этого ствольные трубы, свёрнутые и сваренные из полосового железа либо приготовленные по «дамасской» технологии с рассверленными цилиндрическими каналами, протаскивали в плющильных вальцах, на соприкасающихся поверхностях которых были сделаны полуэллиптические желоба. Действием таких вальцов трубы сплющивались по всей длине, приобретая эллиптическую форму сечения наружной поверхности и внутреннего канала. Затем в тех же плющильных вальцах производилось скручивание эллиптических труб при помощи протяжного станка. Трубы захватывались специальными клешами на конце штока протяжного станка и протаскивались через образованную канавками вальцов фильеру с поворотом на необходимый угол. Поворот штока обеспечивала профильная винтовая направляющая протяжного станка. Деформированные таким образом ствольные трубы подвергались дальнейшей доработке и отделке каналов на шустовальных станках, а на токарных станках обрабатывалась их внешняя поверхность, в казённом торце нарезалась резьба под казённый винт.

Каналы артиллерийских орудий по системе Ланкастера обрабатывались на специально им для этого сконструированном станке. Здесь, как и в случае стволов ручного огнестрельного оружия, фактически подвергались доработке полностью готовые артиллерийские стволы дульного заряжания с гладкими цилиндрическими каналами.

Принцип действия этого станка заключался в следующем: орудие закреплялось на подвижных салазках, которые при помощи винтовой подачи могли передвигаться по плоскости станины станка. На станине также было укреплено расточное приспособление с расточной головкой на конце длинного штока. Перед началом обработки шток вводили в канал ствола до его дна и пускали расточную головку во вращение при помощи оси, проходящей через центр штока по его длине. Резец расточной головки совершал движение по эллиптическому профилю. Затем начинали отводить ствол назад от расточного приспособления, одновременно поворачивая его шток относительно оси ствола. Этим поворотом изменялось положение длинной оси эллиптического движения резца расточной головки. В результате поступательного движения ствола, эллиптического вращения кромки резца и углового поворота этого вращения изначально цилиндрический канал преобразовывался в спиральный.

Опыты с полигональными и подобными им каналами стволов в конечном итоге не привели к принятию на вооружение образцов огнестрельного оружия на их основе. Последовал бурный прогресс конструкций ручного и артиллерийского огнестрельного оружия казённого заряжания, не требующего предварительного прогона снаряда (пули) по каналу ствола и успешного применения медных поясков на снарядах крупповских нарезных орудий, благодаря чему был найден баланс между пластичностью поверхности снаряда и спиральными нарезами на цилиндрическом канале ствола.

Андрей Менков
Российская охотничья газета 07-1999