Чем больше слоев металла, из которых составляется ствол, тем сильнее он сопротивляется давлению, тем равномернее распределяется работа между слоями. Но надевание одной трубы на другую, да еще в горячем состоянии, очень усложняет производство стволов; на изготовление таких стволов требуется много времени и средств.
Оказывается, можно получить скрепленный ствол без надевания горячих труб одной на другую.
Применяют такой способ скрепления: ствол при изготовлении подвергают изнутри давлению порядка 6000–7000 атмосфер; это в два с лишним раза больше, чем давление пороховых газов при выстреле. В результате, конечно, ствол растягивается, причем больше всего растягиваются внутренние слои. Они остаются растянутыми и после того, как давление в стволе прекратится. А наружные слои, стремясь вернуться к первоначальному состоянию, стягивают внутренние, давят на них. Получается примерно то же, что при надевании горячих труб. Изготовленный таким способом ствол как бы состоит из большого числа очень тонких труб, надетых одна на другую с натяжением.
Способ скрепления с помощью давления изнутри называется самоскреплением.
Впервые этот способ применил в середине прошлого столетия русский изобретатель П. Л. Лавров. Он последовательно прогонял через канал бронзового ствола стальные конусы (пуансоны) все больших размеров и таким образом растягивал слои ствола изнутри.
Самоскрепление стальных стволов производили другим способом. Стволы подвергали изнутри давлению жидкости, создаваемому мощными гидравлическими установками. Для этого ствол, до его окончательной отделки, герметически закрывали спереди и сзади стальными пробками. Канал ствола наполняли жидкостью под очень большим давлением, которое и вызывало растяжение внутренних слоев ствола. Скрепленный таким способом ствол хорошо сопротивлялся разрыву.
Скрепленные стволы широко применялись в артиллерии до Великой Отечественной войны. Во время войны, однако, перешли к изготовлению для полевой артиллерии преимущественно нескрепленных стволов из одной поковки, так называемых моноблоков.
Дело в том, что Великая Отечественная война потребовала невиданного до этого времени количества орудий. Необходимо было упростить производство и ускорить выпуск орудий без ущерба для их качества. Зта задача была решена советскими конструкторами–артиллеристами. Руководствуясь указаниями товарища Сталина, советские конструкторы создали более совершенные и в то же время простые в производстве артиллерийские орудия. Улучшив качество стали и усовершенствовав ее обработку, они получили прочные нескрепленные стволы.
Большое давление и высокая температура пороховых газов приводят к постепенному износу ствола орудия. Внутренний слой металла в канале ствола подвергается наибольшему давлению и нагреву. Поэтому естественно, что именно здесь металл "устает" раньше, чем в других слоях: он начинает крошиться, делается хрупким.
Не нужно забывать, что внутри ствола имеются нарезы. Они отделены друг от друга узкими выступами металла – полями нарезов. Эти–то выступы и начинают разрушаться в первую очередь. Орудие изнашивается; оно уже не может выполнять свою работу так хорошо, как прежде.
Износ орудия имеет ряд стадий. Сначала происходит незначительное выкрашивание металла, не препятствующее стрельбе (рис. 67). Затем это выкрашивание увеличивается и начинает отзываться на скорости снаряда, на меткости стрельбы. С исчезновением нарезов увеличивается камора и изменяется плотность заряжания, а значит, и давление в канале. Наконец, в результате выкрашивания ствол оказывается настолько изъеденным внутри, что стрельбу вести уже нельзя. Это последняя стадия износа орудия. Орудие выходит из строя – становится негодным.
Рис. 67. Постепенное разрушение нарезов орудия
Но приходит в негодность только тонкий слой металла на внутренней поверхности ствола. Весь остальной "организм" орудия вполне здоров и может еще работать.
Отчего выкрашивается металл?
Вызывается это несколькими причинами.
Горячие пороховые газы нагревают металл, затем он охлаждается. Это способствует увеличению хрупкости металла. Хрупкость еще более увеличивается от химического действия газов.
К тому же часть раскаленных газов в начале движения снаряда прорывается быстрыми струйками между снарядом и стенками ствола; медный поясок снаряда в первый момент выстрела еще не успевает плотно прижаться к стенкам ствола. Струйки раскаленного газа действуют на металл подобно тому, как действует сильная горячая струя воды на лед: они "размывают" металл. Поэтому разгар ствола начинается всегда в самом начале нарезов, у каморы.