Конструкции малокалиберных автоматических пушек

В. А. Власов, В. К. Зеленко










КОНСТРУКЦИИ МАЛОКАЛИБЕРНЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ ПУШЕК

Учебник



















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 623.4
ББК 68.8
     В58


Рецензенты:
доктор технических наук, член-корреспондент РАРАН, директор по развитию перспективных направлений научно-исследовательской деятельности АО «Конструкторское бюро приборостроения им. академика А. Г. Шипунова» (АО «КБП») А. В. Игнатов;
доктор технических наук, лауреат Государственной премии СССР, начальник расчетно-теоретического отдела Центрального конструкторского исследовательского бюро спортивного и охотничьего оружия (филиал АО «КБП» - «ЦКИБ СОО») Ю. П. Платонов


    Власов, В. А.

В58 Конструкции малокалиберных автоматических пушек : учебник / В. А. Власов, В. К. Зеленко. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 256 с. : ил., табл.
          ISBN978-5-9729-1151-6

          Рассматриваются особенности устройства и функционирования автоматики малокалиберного пушечного вооружения. Особое внимание уделено анализу работы двигателей и исполнительных механизмов автоматики.
          Для студентов технических вузов и слушателей военных институтов, а также инженеров, научных сотрудников, специализирующихся в области создания систем стрелково-пушечного вооружения.

УДК 623.4
ББК 68.8











ISBN 978-5-9729-1151-6

     © Власов В. А., Зеленко В. К., 2023
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

        ОГЛАВЛЕНИЕ


  ПРЕДИСЛОВИЕ................................................ 5
  ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАП.......................... 7
       1.1. Область применения............................... 7
       1.2. Особенности конструкции МАП..................... 10
  ГЛАВА 2. ВЕДУЩИЕ КБ ПО СОЗДАНИЮ МАП....................... 39
       2.1. Пушки, созданные в ЦКБ-14....................... 39
       2.2. Пушки,созданныевОКБ-16.......................... 44
       2.3. Пушки, созданные в Конструкторском бюро приборостроения (КБП)............................ 48
  ГЛАВА 3. ПАТРОНЫ МАП...................................... 52
       3.1. Устройство боеприпасов.......................... 52
       3.2. Работа над современным патроном 30x165.......... 58
  ГЛАВА 4. ПЕРВЫЕ АВИАЦИОННЫЕ ПУШКИ......................... 63
       4.1. 20-мм автоматическая пушка ШВАК................. 63
       4.2. АвиационнаяпушкаБ-20............................ 70
       4.3. 23-мм авиационная автоматическая пушка ВЯ-23.... 77
       4.4. 23-мм авиационная автоматическая пушка АМ-23.... 86
  ГЛАВА 5. СОЗДАНИЕ АВИАЦИОННЫХ ПУШЕК ОКБ-16............     98
       5.1. АвиационнаяпушкаНС-37........................ 100
       5.2. АвиационнаяпушкаНС-45........................ 102
       5.3. АвиационнаяпушкаНС-23........................ 103
       5.4. АвиационнаяпушкаН-37......................... 105
       5.5. 23-мм авиационная автоматическая пушка НР-23. 106
       5.6. 30-мм авиационная автоматическая пушка НР-30. 114
       5.7. 23-мм авиационная автоматическая пушка Р-23.. 117
  ГЛАВА 6. АВИАЦИОННЫЕ МАЛОКАЛИБЕРНЫЕ ПУШКИ КБП... 130
       6.1. Воспоминания Грязева В. П. о работе надпервымипушками............................... 130
       6.2. Опытная авиационная пушка ТКБ-513.............. 132
       6.3. Авиационная пушка ГШ-23........................ 138
       6.4. Авиационные пушки ГШ-30, ГШ-30К................ 147
       6.5. 30-мм авиационная автоматическая пушка ГШ-301.. 156
  ГЛАВА 7. МНОГОСТВОЛЬНЫЕ ПУШКИ............................ 166
       7.1. Воспоминания Грязева В. П. о работе надмногоствольнымипушками....................... 166
       7.2. 23-мм шестиствольная автоматическая пушка ГШ-6-23.... 171
       7.3. Автоматическая пушка ГШ-6-30................... 179
       7.4. 30-мм шестиствольный зенитный автомат ГШ-6-30К. 181

3

       7.5. 30-мм шестиствольный зенитный автомат ГШ-6-30Л. 189
       7.6. 30-мм зенитный автомат 6К30ГШ.................. 191
  ГЛАВА 8. ПУШЕЧНОЕ ВООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ВМФ..................... 193
       8.1. Морская пушка НН-30............................ 193
       8.2.Пу шкаМ-110..................................... 200
  ГЛАВА 9. ПУШЕЧНОЕ ВООРУЖЕНИЕ ДЛЯ СУХОПУТНЫХ ВОЙСК..................................... 208
       9.1.3е нитныеМАП.................................... 208
       9.1.1. 23-мм зенитный автомат 2А7................... 208
       9.1.2. 23-ммзенитныйавтомат2А14..................... 211
       9.1.3. 30-мм двуствольный зенитный автомат 2А38, 2А38М. 213
       9.2. Воспоминания Грязева В. П. о создании отечественных пушек для БМП............................... 219
       9.2.1. 30-мм автоматическая пушка 2А42.............. 221
       9.2.2. 30-мм автоматическая пушка 2А72.............. 232
  ГЛАВА 10. УРОВЕНЬ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ РАЗРАБОТОК МАП
  И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ РАЗВИТИЯ................................ 242
  ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................... 251
  СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.......................... 252

4

        ПРЕДИСЛОВИЕ


     Кафедра «Стрелково-пушечное вооружение» (СПВ) Тульского государственного университета была образована в 1937 году.
     За эти годы кафедра подготовила тысячи специалистов, как для России, так и для зарубежных стран, среди которых известные ученые, крупные руководители, Герои Социалистического Труда, сотни лауреатов различных премий.
     Гордостью кафедры являются ее выдающиеся выпускники-оружейники с мировыми именами: В. П. Грязев, Н. Ф. Макаров, И. Я. Стечкин, А. Г. Шипунов.
     Основателем и первым заведующим кафедрой был выдающийся ученый, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор М. А. Мамонтов. В последующие годы кафедрой руководили А. М. Богородицкий, В. Л. Чернопятов, Л. А. Устинов, В. П. Грязев, В. Л. Баранов. В настоящее время кафедру возглавляет доктор технических наук В. К. Зеленко.
     Кафедра готовит высококвалифицированных и востребованных сегодня специалистов в области проектирования, технологии производства стрелкового, спортивно-охотничьего оружия и малокалиберных автоматических пушек (МАП).
     В последнее время МАП стали признаваться отдельным видом оружия, наиболее сложным по конструкции, по условиям эксплуатации, которые имеют необходимые, но иногда очень высокие технические характеристики.
     В настоящее время имеется разрозненная информация о малокалиберных пушках, которая уделяет внимание внешнему виду.Указываются некоторые характеристики, но мало или нет работ по описанию «внутреннего» содержания и функционирования механизмов российских МАП.
     За основу учебника взяты материалы: руководства по технической эксплуатации; технические описания; методические указания к лабораторным работам; и конспект лекций по конструкциям МАП. Использовалась материальная часть, имеющаяся на кафедре СПВ.
     В книге представлены принципиальные схемы, иногда специально упрощенные, что позволяет быстрее и глубже понимать сложные конструкции, которыми так насыщено оружие, особенно МАП. Для более простого восприятия сложный узел может быть представлен несколькими схемами.
     В первой главе настоящего издания дается общая характеристика малокалиберных автоматических пушек (МАП), кратко говорится об их конструктивных особенностях.


5

     Вторая глава посвящена основным конструкторским бюро по разработке отечественных МАП, в ней также представлена краткая информация о создателях пушек.
     Боеприпасы МАП, их основные данные показаны в третьей главе.
     Все остальные главы рассматривают устройство каждой автоматической пушки отдельно, располагая их по родам войск и по времени появления на вооружении.
     При большой схожести конструкций нескольких пушек (меняется боеприпас, проведена модернизация) более подробно рассматривается образец, получивший наибольшее распространение.
     Материал излагается примерно в одном стиле, когда вначале даются тактико-технические характеристики образца, далее рассматриваются основные исполнительные механизмы, начиная от двигателей автоматики и заканчивая вспомогательными механизмами. В то же время конструкции пушек отличаются большим разнообразием, но в каждом образце имеются свои особенности, которые наиболее характерны для данной пушки, и им было уделено особое внимание.
     В завершении описания пушек проводится сравнение отечественных разработок и аналогичных по применению зарубежных образцов.
     Авторы книги долгие годы работали рядом с Василием Петровичем Грязевым - великим конструктором стрелково-пушечного вооружения, являются его учениками и последователями, что позволяет им ссылаться на мнение автора самых современных пушек и использовать его воспоминания о работе над некоторыми образцами. Эти воспоминания показывают сложности проектирования, трудности при испытании новых образцов, сложности при постановке на вооружение и по новому раскрывают то или иное техническое решение, что будет полезно нашему читателю.
     При работе над учебником были использованы технические описания и инструкции по эксплуатации, предоставленные КБП и Машзаводом г. Тулы, которые не имеют выходных данных, но авторы сочли возможным на них сослаться в списке литературы.
     Авторы выражают глубокую благодарность Е. В. Деминой за подготовку рукописи к изданию.

6

        ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАП

     1.1. Область применения

     Малокалиберные автоматические пушки относятся к отдельному виду артиллерийского вооружения калибра от 20 до 57 мм. Они имеют единую со стрелковым оружием структуру и общие с ним подходы к проектированию и производству.
     МАП в настоящее время применяется во всех родах войск, обеспечивая эффективное решение широкого круга боевых задач. Их используют как надежное и достаточно эффективное средство ведения боя ближнего действия.
     Уступая другим видам вооружения в дальности стрельбы, а также в могуществе поражающего действия боеприпаса, оно выгодно отличается от них быстротой реакции, высокой скорострельностью, универсальностью и многократностью использования, повышенной надежностью и сравнительной простотой боевого применения и обслуживания.
     Самые различные условия эксплуатации боевых машин, а также задачи, которые они решают, определяют необходимость создания самых разнообразных конструкций.
     Становление такого вида оружия напрямую зависело в первую очередь от развития авиации, увеличения решаемых задач и от повышения скоростей полетов. Авиационные МАП в течение длительного периода были основным универсальным средством ведения воздушного боя, а также средством воздействия на наземные цели.
     Они прошли определенный путь своего развития от первых обычных ручных пулеметов, которыми вооружались боевые самолеты в первую мировую войну. По мере развития авиационные пулеметы становились крупнокалиберными, увеличивался их темп, снижалась масса.
     Решающим шагом повышения эффективности авиационного оружия явилась постановка на самолеты пушечного вооружения. Это массово произошло перед Второй мировой войной, которая полностью подтвердила необходимость такого шага.                   .
     В последнее время благодаря работам тульских ученых и конструкторов сложилась унифицированная, система малокалиберного пушечного вооружения, которая позволяет решать всю совокупность боевых задач, возлагаемых на МАП разнообразных носителей в различных условиях боевого применения (рис. 1.1).


7

            СИСТЕМА МАЛОКАЛИБЕРНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО



Рис. 1.1. Современная унифицированная система МАП

     До конца 50-х годов XX века наращивание уровня основных боевых характеристик малокалиберного артвооружения (точность стрельбы, могущество поражающего действия выстрела, темп и режим стрельбы) обеспечивалось разработкой для каждого нового самолета, как правило, «своих» боеприпасов 8

и пушек. Образцы строились по одноствольным схемам, позволявшим реализовать ограниченный темп стрельбы. Ни одна из пушек не была унифицирована ни по патрону, ни по звену, не предусматривала использования в других видах вооруженных сил. Аналогичная ситуация по сей день во многом характерна и для зарубежных разработок.
     Задачи авиационного вооружения, определяются типом носителя.
     По мере роста скорости боевых самолетов росла и скорострельность, при этом оставались жесткие требования к массе и габаритам МАП. В настоящее время темп авиационных пушек, стоящих на вооружении достиг 10000 выстр./мин.
     Для истребителя малокалиберные пушки являются оружием ближнего боя, позволяющим эффективно поражать различные воздушные цели в условиях ограниченности времени стрельбы, значительных ошибок прицеливания при интенсивном маневрировании.
     В задачу пушечного вооружения фронтовой авиации входит поражение воздушных и наземных целей (небронированных и бронированных). Это приводит к необходимости применения различных типов боеприпасов (осколочнофугасных, бронебойных и др.). Для данного вооружения характерны повышенные величины боекомплекта и интенсивность его отстрела.
     Для штурмовой авиации создаются подвижные установки с высоким темпом стрельбы, которые наносят удары по наземным целям с высокой плотностью поражения.
     По способу размещения на носителе авиационные пушечные установки могут быть встроенными и подвесными (гондольными). Последние позволяют формировать наиболее оптимальный состав вооружения самолета в зависимости от боевого задания. Их недостаток состоит в ухудшении аэродинамических качеств авиационного комплекса в целом.
     Артиллерийские установки бомбардировщиков и транспортных самолетов (кормовые и турельные) предназначены для защиты носителей от истребителей и ракет. Небольшие размеры последних требуют обеспечения высокой плотности огня пушечного вооружения или применения боеприпасов с неконтактным взрывателем. При этом большой темп стрельбы можно обеспечить как на одном образце, так и установкой нескольких пушек.
     Зенитные МАП используются в сухопутных войсках и военно-морском флоте в качестве ближнего рубежа противовоздушной обороны. Работа зенитных комплексов отличается широким диапазоном дальностей стрельбы, часто при больших скоростях сближения цели с установкой МАП и боевой работе в условиях интенсивных налетов. Пушечное вооружение в данном случае должно обладать очень высокими баллистическими характеристиками, высокой

9

скорострельностью, а также обеспечивать возможность интенсивного отстрела больших боекомплектов.
     В задачу малокалиберной артиллерии сухопутных войск входит поражение различных объектов военной техники и живой силы на поле боя, а также стрельба по низколетящим целям.
     Разнообразие типов целей, а также длительное нахождение сухопутных носителей вооружения в бою без пополнения боекомплекта выдвигают в качестве специфических требований многоцелевое применение оружия и экономию боеприпасов. Поэтому, как правило, автоматическое пушечное вооружение объектов бронетанковой техники должно обеспечивать изменение (регулировку) скорострельности, обладать повышенной точностью и кучностью стрельбы, а также иметь селективную систему питания.

     1.2. Особенности конструкций МАП

     Опыт применения МАП показал, что для решения разнообразных задач в воздухе, на суше и на море должны строиться по одноствольной, двуствольной и многоствольной схеме автоматики.
     Одноствольное оружие имеет давнюю историю развития, когда было создано наибольшее количество образцов, реализованы минимальные параметры по весовым характеристикам, а также разработаны наиболее простые конструктивные решения.
     Такое оружие широко применяется в различных родах войск, где совершенно различные требования по характеристикам и условиям эксплуатации.
     Для пушек с небольшим темпом стрельбы характерны схемы автоматики с поступательным перемещением ведущего звена автоматики вперед-назад при небольших скоростях, что хорошо известно и отработано.
     Для скорострельных пушек пришлось создавать другие схемы автоматики. При этом возникают труднореализуемые задачи по темпу стрельбы, живучести и термостойкости стволов.
     Анализ работы автоматики скорострельных пушек показывает, что резко уменьшить время перезаряжания можно при помощи совмещения операций. Если операции подачи, досылания, извлечения и т. п. выполнять не последовательно, а параллельно, то время, которое затрачивается на выстрел, можно резко сократить.
     Такое одноствольное автоматическое оружие, построенное на принципе совмещения операций, имеющее несколько патронников, размещенных во вращающемся барабане, получило название револьверного.


10

     Револьверные пушки, рассчитанные на высокий темп стрельбы, для работы автоматики используют как отвод пороховых газов, так и отдачу ствола.
     В современном револьверном оружии длительность цикла автоматики определяется временем поворота барабана на величину шага подачи. При этом подачу, досылание и отражение гильзы можно производить параллельно во время очередного выстрела.
     Одной их важных проблем в таком оружии является устройство обтюрации. Барабан, вращаясь вокруг оси, перемещается относительно казенного среза ствола, и поэтому между торцом барабана и срезом ствола существует зазор. При высоком давлении внутри канала ствола зазор приводит к прорыву некоторого количества пороховых газов. Такой прорыв несколько сказывается на начальной скорости снаряда, но главное заключается в том, что прорывающиеся пороховые газы размывают зазор, выводят из строя ствол и барабан. Для решения этой проблемы конструкторами было предложено несколько способов, но все они обладают теми или иными недостатками.
     При стрельбе тепло от выстрела в каждом патроннике поступает в барабан, что приводит к его нагреву. Предохранить барабан от перегрева можно или за счет ведения огня по определенной программе с ограничением длины очереди или специальным охлаждением.
     Для удаления стреляных гильз в барабанных системах необходимо устраивать специальный механизм с поступательным движением извлекателя, или использовать для отражения часть отведенных пороховых газов, или их остаточное давление.
     В настоящее время револьверное оружие уступило свое место многоствольным схемам.
     Одним из путей повышения темпа стрельбы МАП является применение двуствольной схемы компоновки оружия. Это позволило за счет общих узлов и агрегатов получить скорострельное оружие практически в габаритах и массе одноствольной схемы. При этом увеличиваются не только темп стрельбы, но и живучесть стволов и величина непрерывной очереди.
     Схема многоствольного оружия с вращающимся блоком стволов появилась достаточно давно, но первые образцы поставлены на вооружение в середине прошлого века.
     Многоствольное оружие позволяет:
     - повысить темп стрельбы;
     - поднять суммарную живучесть образца;
     - повысить длину непрерывной очереди;
     - увеличить отстреливаемый боекомплект.

11

     В многоствольном оружии снижены динамические нагрузки при работе автоматики. Непрерывное, безостановочное движение основного звена автоматики - блока стволов - избавляет систему от ударов ведущего звена в крайних положениях и тем самым снимает проблемы живучести ведущего звена, короба и других частей. При этом не надо затрачивать большого количества энергии на разгон его в каждом цикле.
     За счет общих узлов, обслуживающих все стволы, многоствольная схема позволяет иметь приемлемые весовые и габаритные характеристики.
     Многоствольные пушки в настоящее время получили широкое развитие.
     О темпе стрельбы
     Эффективность поражения цели в первую очередь зависит от темпа стрельбы, калибра снаряда, начальной скорости снаряда, точности наведения и т. п.
     Повысить темп стрельбы можно различными методами: за счет сокращения хода подвижных частей, уменьшения холостых ходов, времени на извлечение, отражение и т. п. Однако резервы таких решений невелики. Уменьшение пути отката за счет применения более короткого патрона с увеличением диаметра гильзы приводит к увеличению габаритов оружия. Находит применение схема, когда ход ведущего звена автоматики меньше длины патрона, что резко уменьшает время отката и наката, но усложняет конструкцию оружия.
     Увеличение темпа стрельбы возможно при увеличении скорости движения подвижных частей. Однако ее величина ограничена допустимой скоростью соударения деталей и скоростью сжатия пружин. Среднюю скорость можно увеличить соответствующим подбором возвратных и буферных пружин или при помощи ускорителей отката и наката.
     Для увеличения темпа стрельбы можно пойти по пути уменьшения массы откатывающихся частей, однако этот путь чаще всего лимитируется прочностью деталей и надежностью работы механизмов.
     Имеются некоторые другие пути повышения темпа стрельбы, но к настоящему времени возможность увеличить темп стрельбы для обычных одноствольных систем почти исчерпана.
     О стволах автоматических пушек
     Ствол является основной частью огнестрельного оружия, и от его работоспособности зависит эффективность и долговечность всего образца. Конструкция стволов МАП соответствует общим принципам построения артиллерийских стволов.
     В то же время автоматические пушки имеют свои специфические особенности по техническим характеристикам (высокий темп стрельбы, высокоэнергетические пороха и т. д.), по ряду некоторых свойств (малый вес, автоном-12