Вскоре после появления артиллерии произошло ее разделение на пушки, стреляющие прямой наводкой и мортиры, стреляющие навесом и способные забрасывать снаряды за стены крепостей. Эти системы отличались и конструктивно – мортиры были гораздо короче. Промежуточный вариант орудий, способный стрелять и прямой наводкой и навесом называется гаубицы.

Как уже было отмечено, целью артиллерии было забросить как можно более тяжелый снаряд как можно дальше и делать это как можно чаще. Расстояния стрельбы для тогдашних пушек лежало в пределах 1-1,5 км. Поэтому наиболее простым путем для повышения веса снаряда являлось увеличение калибра пушек и мортир. Анализ развития артиллерии показывает интересный момент. Дело в том, что всплески производства пушек-рекордсменов по калибру приходится на XVI и XIX века. Однако, причины этих всплесков были различными.

Первое повышение интереса к крупным калибрам было связано с желанием использовать как можно более тяжелое ядро. Ведь любая другая форма снаряда не позволяла метнуть его на достаточное расстояние и ранние эксперименты с удлиненными и, даже, дисковыми снарядами успехом не увенчались (См. Раздел 5.1.9).

Переход от гладкостенных орудий к нарезным, от дульнозарядных к казнозарядным, от бронзовых к стальным, введение упругих лафетов, бездымного пороха, стальных снарядов, бризантных взрывчатых веществ, надежных дистанционных и ударных трубок, металлических гильз, новых прицелов — эти революционные изменения вместились в полстолетия, качественно изменив и саму артиллерию, и военное дело в целом.

В действительности, говорить о «появлении» нарезной артиллерии в середине XIX века не вполне корректно, поскольку штучно нарезные орудия делались еще в XVII веке, в том числе даже казнозарядные. Это, например, 46-мм нарезная пищаль с винтовым (поршневым) затвором, изготовленная в московской Оружейной палате в 1661—1673 годах. [http://74.125.153.132/search?q=cache:http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6307/]. Другое дело, что эти единичные образцы не влияли на общую ситуацию.

Итак, основными предпосылками для массового использования нарезных орудий были малая дальность и низкая точность гладкоствольных пушек. Эти недостатки привели к тому, что позиции пушек потеснили ракеты, которые имели бОльшую дальность при меньшей точности, что компенсировалось их большим количеством (См. Раздел 5.1.10).

У нарезных орудий дальность стрельбы была почти втрое больше, чем у гладкостенных, а показатели меткости стрельбы нарезных орудий на дальности около километра были в пять раз лучше. Так, при стрельбе одного из первых орудий, а именно из 6,5-дюймового (163-мм) нарезного орудия Кавалли снарядом весом в 30 кг и относительным заряде 1/10, дальность при угле возвышения 13 получилась 3,5 км, то есть на 25 % больше, чем у гладкоствольной 220-мм гаубицы, из ствола которой она была сделана. Меткость нарезного орудия получилась в 18 раз (!) больше гладкоствольного. При испытании было обнаружено отклонение всего пучка траекторий в сторону (деривация, то есть отклонение снаряда от плоскости стрельбы в сторону его вращения), равное 85 метрам на дистанции 3,5 км. [Энциклопедия вооружений http://mega.km.ru/Weaponry/encyclop.asp?topic=War_Cont_N_2539&rubr=War_Cont_N_2539].

Как же можно заставить снаряд вращаться в канале орудия? В 4080-х годах XIX века было спроектировано и испробовано несколько способов:

1) Снаряд снабжался готовыми выступами (шипами), движение которых по винтовым нарезам сообщало снаряду вращательное движение.

2) Снаряд делался нарезным, то есть он как бы представлял собой короткий винт, а ствол «длинную гайку».

3) Придание поверхности снаряда и каналу специальной формы, скрученной по оси. Наибольшую известность получила многоугольная форма поверхности стенок ствола и снаряда (система Витворда), получившая название «полигональной» (от древнегреческого слова многоугольный).

4) Снабжение снарядов расширяющимися поддонами, которые под давлением пороховых газов при выстреле, расширяясь, врезывались в винтообразные нарезы канала орудия, сообщая снарядам вращательное движение.

5) Сообщение вращательного движения снаряду прорывающимися с громадной скоростью между стенками канала и снаряда пороховыми газами (ротационная система). Эти газы или направлялись по винтовым нарезам в стенках канала и трением сообщали гладкостенному продолговатому снаряду вращательное движение, или при гладких стенках каналов направлялись по винтовым или коленчатым нарезам, сделанными на поверхности снаряда, или отверстиям внутри его. В этих случаях действие пороховых газов было подобно действию пара в активной трубе.

6) Установка на оси канала гладкоствольного орудия стержня с винтовой нарезкой на поверхности и применение снаряда со сквозным каналом снабженным нарезкой соответственно нарезке стержня (гаечная система).

Устройство первых нарезных орудий и снарядов к ним см.Figure 13.

 

Figure 13.Ствол пушки конструкции Кавалли и снаряд к ней (A); Полигональный снаряд Уитворта и схема его движения в стволе (B); Перемещение в стволе полигонального снаряда, изобретенного Ланкастером (C); Типичный снаряд нарезного, дульнозарядного орудия, снабженный ведущими выступами (D); Ствол пушки, созданной под руководством профессора Маиевского, и снаряд к ней (E); Четырехфунтовая граната, снабженная цинковыми ведущими выступами (F) [В ПРЕДДВЕРИИ НОВОЙ ЭРЫ / http://www.fortification.ru/library/artmuseum/088_094.php].

Первоначально нарезные пушки заряжались с дула. Дополнительной проблемой в этом случае стал процесс введения снаряда в канал ствола. Дело в том, что при заряжании с дула было необходимо прогнать снаряд по всем нарезам. То есть, диаметр снаряда должен быть большим, чтобы он хорошо врезался в нарезку ствола и маленьким, чтобы его было легко зарядить с дула.

Дополнительной проблемой стал процесс введения снаряда в канал ствола. Дело в том, что при заряжании с дула было необходимо прогнать снаряд по всем нарезам. Чтобы решить и эту проблему, были разработаны два типа снаряда.

Первый напоминал огромную пулю Минье. Он тоже имел полое основание, в которое вставлялся металлический стакан, и взрыв пороховых газов производил с ним такое же действие, как с вышеназванной пулей. Снаряды больших калибров снабжались дополнительно еще и медными кольцами, охватывавшими их корпуса. От давления газов такое кольцо образовывало венчик, входивший в нарезки. Этого, однако, оказалось недостаточно для меткой стрельбы, и на кольце стали делать специальные выемки, которые и должны были скользить по нарезкам, как по желобу.

Другим типом был снаряд Шенкла. Он имел коническую форму, его поверхность покрывалась бороздками. Поверх того конуса надевался специальный колпак из папье-маше, которое, расширяясь от порохового взрыва, точно входило и нарезку. Сообщая снаряду вращательное движение, папье-маше затем отпадало или же оставалось в канале ствола. Благодаря конической форме, центр тяжести этого снаряда находился впереди центра оси, из-за чего его полет был так же точен, как полет стрелы. Единственным недостатком снаряда Шенкла была уязвимость папье-маше. От влаги и сырости оно часто разбухало, но это удалось устранить при помощи особых цинковых колпаков [Вооружение пехоты и артиллерии / http://america-xix.org.ru/civilwar/sumter-appomattox/artillery_armor.php].

& Принцип №2: Вынесение.

Однако такие решения себя не оправдали и орудия стали заряжать с казенной части. Это было революционное решение, которое, в свою очередь, принесло новые проблемы. Все перечисленные способы требовали усложнение снаряда, поэтому были сделаны попытки вынести части, отвечающие за вращение снаряда в надсистему. Но все эти способы были достаточно сложными, поэтому изобретатели старались добиться, чтобы снаряд САМ наносил на себя нарезы. Для этого позаимствовали идею из стрелкового оружия и сделали снаряд, покрытый свинцовой оболочкой. Но не был учтен масштабный эффект и эту оболочку при увеличившемся давлении пороховых газов в канале ствола просто срывало, поэтому ее сменили два ведущих медных пояска. Эти пояски врезались в нарезы ствола и САМИ делали на себе канавки.

& Принцип №25: Самообслуживание.

В 1880-е годы установили, что достаточно одного ведущего медного пояска у донной части снаряда и центрирующего утолщения самого корпуса снаряда ближе к головной его части — это сочетание сохранилось до наших дней.

& Принцип №3: Местное качество.

При заряжании с казенной части нужны были такие системы запирания, которые бы обеспечивали быстрое заряжание и прочное запирание канала ствола на время выстрела; гонку среди разнообразных систем выигрывали клиновые и поршневые затворы (См. Figure 14).

 

Figure 14.Клиновой (A) и поршневой (В) затворы [http://www.artilleria.narod.ru/glava03.htm].

В 1865 году на пушках Круппа появился клиновый затвор, передняя поверхность которого была перпендикулярна оси канала ствола, а задняя наклонна к ней. При вдвигании затвора в поперечное гнездо казенника он прижимался к казенному срезу ствола.

Во Франции Трель де Больё предложил поворотный затвор с прерывчатой винтовой поверхностью, которой соответствовали упоры в казенной части ствола. Так появился тип поршневого затвора, принятый сначала для морских, а затем и для других типов орудий.

При боевом заряде пороха в сгорающем картузе обтюрация (и обеспечение безопасности артиллеристов) была серьезнейшей проблемой. С крупповским клиновым затвором распространился обтюратор Бродуэлла в виде плотно пригнанных кольца в каморе ствола и плитки в затворе. Другой вариант кольца разработал Пиорковский («германское» кольцо). Французский поршневой затвор нес обтюратор Банга (Банжа) в виде пластической кольцевой прокладки, сжимаемой под давлением пороховых газов между стальными поверхностями и перекрывающей казенник. Такие обтюраторы сохранили свое значение и позже для крупнокалиберных орудий картузного заряжания.

Но в полевой артиллерии кардинальным решением проблемы стала металлическая гильза, прижимаемая давлением пороховых газов к стенкам зарядной каморы ствола. Когда с помощью металлической гильзы объединили снаряд, боевой пороховой заряд и капсюль, инициирующий боевой заряд, получили унитарный выстрел (патрон), ставший основой повышения скорострельности полевых пушек [http://74.125.153.132/search?q=cache:http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6307/].

Таким образов основные проблемы, связанные с переходом от гладкоствольной артиллерии к нарезной были решены к концу XIX века и началось бурное развитие нарезных орудий.

Развитие артиллерийской техники во второй половине XIX века, протекавшее в общем русле промышленной революции, было очень бурным. Немногим более чем за полстолетия в этой области произошли невероятные изменения, сравнимые по количеству и качеству с четырьмя веками предыдущего развития огнестрельного оружия [http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6307/].

После создания нарезной артиллерии началось развитие различных вспомогательных систем. В первую очередь это касалось средств борьбы с отдачей орудия. Эта проблема была актуальна еще для гладкоствольных орудий, но с появлением более мощного бездымного пороха и существенным увеличением дистанции стрельбы она вышла на одно из первых мест. Эту проблему решили за счет использования «упругих» лафетов с накатниками. [Курс артиллерии. Книга 1: Общие сведения Блинов А. Д. http://www.amyat.narod.ru/theory/kurs_artillerii_kn1/index.htm]. В этом случае откатывается не все орудие, а только его ствол.

Перед I Мировой Войной практически во всем мире, кроме Германии, преобладала концепция мобильной войны. Для ведения таких действий во Франции и России были созданы превосходные легкие калибром 75 и 76 мм. Однако война, вскоре после своего начала, приобрела позиционный характер. Возникла потребность разрушать укрепления, уничтожать различные заграждения, и поражать противника, спрятавшегося в окопах, что потребовало новых технических решений. Но, как известно, новое – это хорошо забытое старое. Поэтому был выбран традиционный путь – увеличение калибров орудий.

Другим путем стало возрождение гладкоствольных мортир в виде минометов (См. Раздел 5.1.9).

В ходе войны не только совершенствовались артиллерийские орудия, но изменился и их качественный и количественный состав. Так, если до войны на две пушки приходилась одна гаубица, то к концу войны на пять пушек приходилось четыре гаубицы. Изменилось и соотношение легкой и тяжелой артиллерии. Немецкая армия к началу войны имела 8,404 артиллерийских орудия, из них 2,076 (34%) тяжелых, к окончанию войны уже имелось 18,019 из них 6,819 (около 38%) тяжелых. Французская армия, имевшая к началу войны 4,648 артиллерийских орудий и только 688 (15%) из них тяжелых, к концу войны увеличило количество артиллерийских орудий до 12,220, из них 5,740 (47%) тяжелых. Русская армия соответственно имела 7,088 артиллерийских орудий, из них 240 (3%) тяжелых, а в конце войны – 12,299 из них 1,430 (12%) тяжелых [http://www.waronline.org/write/world-military/art-evolution].

Рост калибров орудий был в этом случае вполне объясним, так как для прорыва обороны требовались большие заряды взрывчатки. Если учесть, что большинство довоенных орудий имело калибры 6...8 дюймов, то рост калибров был просто ошеломляющим (См.Figure 15), хотя и уступал рекордам гладкоствольных орудий (См. Table 1).

Table 1: Характеристики сверхтяжелых и сверхдальних орудий [АРТИЛЛЕРИЯ: РАЗВИТИЕ АРТИЛЛЕРИИ http://www.diclib.com/cgi-bin/d1.cgi?l=ru&base=colier&page=showid&id=905, Последний шанс гладкоствольных орудий http://mega.km.ru/Weaponry/encyclop.asp?TopicNumber=1380].

 

Символом этой эпохи стала 420 мм германская пушка «Большая Берта», хотя мало кто знает, что уже через два года при осаде Вердена Франция дала немцам достойный ответ в виде 520-миллиметровой гаубицы системы Шнейдера, посылающей полуторатонные снаряды на 17 км [Оружие устрашающих размеров http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/technics/497/].

Второй задачей артиллерии стало забросить снаряд как можно дальше. Рекордсменом в этом соревновании стала немецкая пушка «Колоссаль» (Pariser Kanonen). Ее 36-метровый ствол разгонял снаряд до скоростей более 1500 м/с, забрасывая его на 110 км! Общая масса установки составлял около 750 т, только один ствол весил 134 т, и в него заряжали 250 кг пороха! Однако суперпушка не помогла немцам.

Во время I Мировой Войны не только создавались новые артиллерийские орудия, на поле боя появились танки и авиация. На артиллерию, кроме решаемых ранее задач, возложили новые задачи: борьбу с танками и авиацией противника.

Формирование взглядов на артиллерию происходило в 20-30 гг. с учетом опыта I Мировой Войны, при этом развитие артиллерии происходило по четырем основным направлениям:

-         улучшались тактико-технические характеристики старых орудий и боеприпасов;

-         создавались новые орудия;

-         велась разработка самоходной артиллерии;

-         создавались универсальные орудия. Однако попытки создания универсальных орудий оказались безуспешными.

В межвоенный период продолжился только рост калибров. Правда, это уже не касалось пушек, поскольку создавались только мощные мортиры (См. Table.1). Этому не стоит удивляться, так как никакая сверхдальнобойная пушка не могла конкурировать с бомбардировочной авиацией. Но бомбардировщики наращивали не только дальность полета, но и вес перевозимых бомб. Другим мощным конкурентом пушек стали ракеты и реактивные самолеты-снаряды, поэтому сверхтяжелые орудия перестали строить. При этом артиллерия меньших калибров и сейчас продолжает успешное развитие (См. Figure 15).

 

Например, когда оборона Порт-Артура во время русско-японской войны перешла в «траншейную» стадию, и окопавшихся японцев было трудно достать ружейным или пушечным огнём, то матросы забрасывали японцев самодельными бомбами, которые выстреливались из обычной флотской пушки. В этих условиях Л. Н. Гобято и изобрёл миномёт — орудие, стрелявшее оперённым снарядом по навесной траектории. В качестве первых снарядов использовались морские мины, что и дало новому орудию его название. Этот опыт был заимствован другими государствами, где также началась разработка миномётов различных калибров [Миномёт http://wapedia.mobi/ru/Миномёт]. Наиболее успешной явился миномет Стокса, созданный по схеме мнимого треугольника, которая теперь является классической. Устройство этот миномета получило название схемы Стокса (См. Figure 16).

 

Figure 16. Минометы Гобято 1904 г. (A) [http://ru.wikipedia.org/wiki/Гобято,_Леонид_Николаевич] и Стокса 1915 (В) [http://www.waronline.org/write/world-military/art-evolution, http://wapedia.mobi/ru/81-мм_миномёт_системы_капитана_Стокса].

По принципу устройства ствола минометы делятся на нарезные и гладкоствольные.

Гладкоствольные минометы бывают двух типов:

а) Минометы, стреляющие надкалиберными минами, то есть минами, диаметр которых больше диаметра канала миномета (См. Figure 17).

 

Figure 17. Бомбомет с надкалиберной миной [http://www.waronline.org/write/world-military/art-evolution].

Мина имеет хвостовой стержень (иногда снабженный обтюрирующим приспособлением), который входит в канал миномета. При выстреле пороховые газы, действуя на этот стержень, посылают всю мину вперед. Такие минометы были широко распространены в русской армии в период Первой мировой войны. Недостатки надкалиберных мин малая кучность и дальность, преимущество большая мощность снаряда. Следует отметить, что надкалиберные боеприпасы (См. Раздел 5.1.5.5), то есть снаряды, диаметр которых больше, чем калибр ствола, получили дальнейшее распространение в различных гранатометах.

б) Минометы, стреляющие калиберными минами, то есть минами, имеющими калибр, примерно равный диаметру канала миномета.

Мины гладкоствольных минометов стабилизируются в полете с помощью специальных крыльев (перьев).

По принципу поглощения силы отдачи минометы делятся на:

а) жесткие минометы;

б) минометы с противооткатными приспособлениями;

В жестких минометах сила отдачи поглощается через опорную плиту грунтом. В боевом положении ствол с помощью, обычно, шаровой пяты опирается в опорную плиту, которая врывается в грунт.

В минометах с противооткатными приспособлениями энергия отдачи при выстреле поглощается тормозом отката. Обычно откат делается коротким за счет устройства тормоза отката с постоянным сопротивлением, так как огонь ведется при больших углах возвышения.

[Классификация минометов http://www.artillerist.ru/modules/myarticles/article.php?storyid=209].

Главными достоинствами минометов является возможность ведения огня по крутой траектории, относительная легкость перемещения и большая скорость стрельбы. Так, благодаря простоте заряжания минометами была достигнута скорострельность 25 выстрелов в минуту, какой не имело и ни одно полевое орудие (за исключением автоматических пушек). Особенно широкое распространение минометы получили во время II Мировой Войны. Были созданы самые различные конструкции минометов с калибрами от 37 до 240 мм.

В случае минометов мы наблюдаем возрождение гладкоствольной артиллерии после паузы длиной почти в полвека. Правда, возродился лишь один из видов ТС – мортиры, то есть орудия, стреляющие только по навесной траектории. Подобное возрождение стало возможным из-за изменившихся требований к системе. Так, только в минометах сочетается возможность стрельбы по укрытым объектам, легкость (за счет тонкостенного ствола), мощность (за счет тонкостенной мины), дешевизна и простота (за счет отсутствия в большинстве моделей казенника, амортизаторов и гладкого ствола). То есть, миномет воскрес в достаточно узкоспециализированной нише, а затем, частично, отвоевал некоторые позиции у конкурирующих систем.

После II Мировой Войны состоялось также воскрешение гладкоствольных пушек. Правда, они также появились в достаточно узкой нише – как противотанковые и танковые пушки. Это также было вызвано появлением дополнительных требований к системе. Дело в то, что в 1940 году появились первые кумулятивные боеприпасы, эффективность которых уменьшается при вращении. В комплект таких пушек входят также оперенные бронебойные подкалиберные снаряды (См. Раздел 5.1.5.5.). Они пробивают броню за счет энергии удара. Такие снаряды можно рассматривать, как «реинкарнация» такого древнего снаряда, как «дарт».

Развитие минометов также не останавливалось. Была среди них и своя «Большая Берта». Это 420-мм миномётная установка «Ока́», опытный образец которой был готов в 1957 году. Скорострельность — 1 выстрел за 5 мин., дальность стрельбы — 25 км, активно-реактивной миной — 50 км., вес мины — 670 кг. Она предназначалась для стрельбы ядерными зарядами [http://ru.wikipedia.org/wiki/2Б1]. Но сложность и недостатки этого «монстра» заставили отказаться от его производства в пользу тактических ракет.

Возможности современных минометов расширились за счет повышения калибра («Тюльпан» 240 мм [http://www.snariad.ru/armor/тюльпан/]), скорострельности («Василек», 82 мм., 100-120 выстр./мин.[ http://talks.guns.ru/forummessage/42/47.html]) подвижности (самоходные системы «Тюльпан» и «Нона» - 120 мм.) и универсальности («Нона» [ЧЕТЫРЕ «НОНЫ» - АРТИЛЛЕРИЙСКИЕ СИСТЕМЫ, НЕ ИМЕЮЩИЕ РАВНЫХ http://milparade.udm.ru/ru/25/048.htm]). То есть, заново родившаяся гладкоствольная артиллерия, продолжает успешно развиваться.

Развитие ракет происходило очень неравномерно. Появившись почти одновременно со ствольным огнестрельным оружием (См. ПРИЛОЖЕНИЕ 5.1), боевые ракеты периодически исчезали из использования и об их прежних заслугах напоминали только праздничные фейерверки.

Принцип, на котором основана их движущая сила, представляет собой зеркальное отражение применяющегося в огнестрельном оружии. В нем моментальное расширение газов, замкнутых в ограниченном пространстве ствола, заставляет снаряд двигаться вперед со скоростью, которая довольно быстро падает до нуля. Впрочем, пушка тоже получает свою порцию энергии и откатывается в противоположном направлении. В ракетах же вещество, приводящее снаряд в движение, находится в нем самом; образующиеся при его сгорании газы выбрасываются назад и только способствуют увеличению его скорости.

Таким образом, ракета отличается от пушки следующими особенностями:

-          Ракета толкает сама себя, поэтому ее масса является определяющим параметром, в то время как у пушки масса влияет только на удобство транспортировки, но определяет ее безопасность. Поэтому ракета, при прочих равных условиях, легче пушки и, без учета системы управления, дешевле.

-          Порох в ракете горит дольше, чем в пушке, поэтому ракета увеличивает свою скорость на протяжении всего активного участка полета, тогда как снаряд, вылетев из пушки, сразу же начинает терять свою скорость за счет сопротивления воздуха. Поэтому ракета, при прочих равных условиях, имеет большую дальность.

-          На движение неуправляемой ракеты внешние факторы влияют существенно больше, чем на полет снаряда. Поэтому ракета, при отсутствии системы управления, всегда будет иметь меньшую точность, чем снаряд.

Эти отличия и определяли все последующие перипетии борьбы этих двух видов вооружения. Ведь если пушка должна быть прочной, то она будет более тяжелой и дорогой, по сравнению с ракетой, которая перемещает такой же заряд. Вследствие этого ракета с сопоставимой массой будет иметь большую дальность. Однако малый вес ракеты вызывал меньшую эффективность при механическом воздействии, относительно пушечного снаряда. Кроме того, неуправляемая ракета обладает меньшей точностью, чем пушка, а управляемая – будет дороже.

Основное различие между ствольной и реактивной артиллерией заключается в размещении метательного устройства. В случае ствольной артиллерии метательное устройство размещено на пусковой установке (пушка), а в случае реактивной — на самом снаряде (ракете).

Возможность многократного использования как собственно ствола, так и прицельного оборудования долгое время играло решающую роль в выборе снаряд/ракета. Артиллерийские снаряды значительно проще и дешевле ракет, поэтому выстрел из пушки обходится дешевле запуска ракеты. Однако ствольная артиллерия отличается тем, что снаряд разгоняется только то время, пока он находится в канале ствола. Это создаёт множество проблем: большие перегрузки при выстреле; высокие ствольные скорости; огромные нагрузки на метательное устройство.

Нагрузки на метательное устройство приводят к необходимости создавать более толстые и тяжёлые стволы. А это в свою очередь увеличивает массогабаритные размеры системы наведения, затворной части и орудия в целом. Высокие ствольные скорости так же негативно сказываются на дальности выстрела — снаряду приходится преодолевать излишнее сопротивление воздуха на начальном этапе полёта.

Большие перегрузки при выстреле так же являются проблемой ствольной артиллерии. В середине XX века начало появляться управляемое оружие, принципиально увеличившее эффективность ведения войны. Но механизмы систем наведения не выдерживали перегрузок при выстреле — конструкторам требовалась более щадящая система доставки боеприпаса к цели [http://ru.wikipedia.org/wiki/Реактивная_артиллерия].

Возможно, что из-за перечисленных выше причин ракеты, появившись в Европе одновременно с пушками, долгое время не использовались, как оружие. Правда, в некоторых текстах середины XIII века, посвященных v горючим смесям, приводится состав «летучего огня», который можно поместить в трубку. Эта трубка может быть либо короткой и толстой — для «делания грома», либо тонкой и длинной — для получения ракеты, «ignis volans». Кроме того, итальянский автор Муратори сообщает, что ракеты применялись в 1380 году в сражении при Чиоцце. Упомянуты ракеты в манускриптах 1405 года немецкого военного инженера Конрада Кейзера, 1547 года графа фон Зольмса, в 1598 году Анзеле. В Берлине около 1668 года Фридрих фон Гейсслет запускал в воздух снаряды или бомбы при помощи 50-и 100-фунтовых ракет [История огнестрельного оружия с древнейших времен до 20 века Карман Уильям http://bibliotekar.ru/CentrOruzh/12.htm]. Однако это были единичные случаи, так и не использованные на практике. Но реальное боевое значение ракеты получили только после создания разрывных гранат и бомб. Дело в том, что по энергии удара ракета уступает пушке, превосходя ее по дальности. Поэтому именно применение разрывного заряда на ракете сделало ее соперником ствольной артиллерии.

Новое рождение ракеты получили к началу ХIХ века, благодаря усилиям английского офицера У. Конгрева. Дело в том, что на него большое впечатление произвела "ракетная атака" восставших индусов под предводительством знаменитого султана Типу-саиба [http://www.znanie-sila.ru/online/issue_2688.html] в 1791 году. Вернувшись на родину Конгрив серьезно занялся пороховыми ракетами. Благодаря его усилиям это оружие получило достаточно большое распространение. Так при проведенном 8 октября 1806 года нападении на Булонь восемнадцать судов использовалось для запуска примерно 200 3-фунтовых ракет, что было выполнено всего за полчаса с расстояния 2300 метров, или 2400 ярдов! Примерно за полчаса было выпущено около 200 ракет [История огнестрельного оружия с древнейших времен до 20 века Карман Уильям http://bibliotekar.ru/CentrOruzh/12.htm]. Первоначально для запуска ракет использовались пушечные лафеты. Это уменьшало преимущества ракет и свидетельствовало о значительной психологической инерции создателей (См. Figure 18 А ).

 

Figure 18. Пусковые ракетные установки В. Конгрева начала XIX века, Великобритания (A) и К.И. Константинова системы 1862 г. (В) [http://www.waronline.org/write/world-military/art-evolution/].

Позже, в результате усилий Засядько и Константинова ракеты появились и в Российской армии. По инициативе А. Засядко в русско-турецкую войну 1828-29 гг. производство боевых ракет было налажено непосредственно в районе ведения боевых действий. В результате этого армия получила около 10 тысяч ракет калибров от 6 до 36 фунтов (калибр 106 мм.). Для их старта в распоряжении подразделений находились пусковые установки, обеспечивающие одновременный запуск до 36 ракет. Это были «предки» знаменитых гвардейских минометов - «катюш». При угле возвышения пусковой установки 45-55° эти ракеты первоначально имели дальность полета свыше трех километров. [Ракетное оружие XIX века http://via-midgard.info/news/article/nasledie/728-raketnoe-oruzhie-xix-v.... Удалось усовершенствовать ракеты до такой степени, что в 1820—1860 годах они соперничали со ствольной артиллерией в боевых действиях тех лет. Если учесть, что дальность гладкоствольных пушек составляла тогда 1,5...2 км, то ракеты стали им серьезными конкурентами. Проблема меньшей точности решалась за счет массового запуска и стрельбы по площадям.

Однако появление новых порохов и стальных нарезных орудий во второй половине прошлого века дало такой могучий импульс развитию ствольной артиллерии, что ракеты не выдержали конкуренции. Некогда превосходя пушки по дальнобойности; ракеты быстро утратили это превосходство, и баланс достоинств и недостатков сместился в сторону недостатков. Ракеты расходовали больше пороха, чем пушки; они не годились для разрушения укреплений; по кучности и меткости стрельбы, они не шли ни в какое сравнение с нарезными орудиями. К концу 1860-х годов боевые ракеты повсеместно снимаются с вооружения армий, и в течение последующего пятидесятилетия продолжается выпуск лишь сигнальных, спасательных, фейерверочных и осветительных ракет [РЕАКТИВНЫЙ МИНОМЕТ БМ-13 "КАТЮША" http://moscowbattle.narod.ru/weapons/bm13.html]. Они остались на вооружении только в специальных частях, например в горных войсках, где проблема массы пусковой установки была критической, поскольку Константинов придал пусковым установкам практически современный вид (См. Figure 18В).

Следующий всплеск интереса к ракетам появился во время I Мировой войны. Ракеты пробовали использовать, например, для вооружения появившейся в это время авиации. Но большого распространения эти опыты не имели. Одной из причин такого отношения к ракетам была высокая опасность их преждевременного взрыва. Причина взрывов не составляла секрета для исследователей: при сушке пороховых шашек пары растворителя удалялись неравномерно, в шашках возникали трещины, которые приводили к неуправляемому горению и взрывам. И только в 1924 году В. Артемьев и Н. Тихомиров смогли разработать бездымный порох на нелетучем растворителе — тротиле, который бы сгорал одновременно с основной массой пороховой смеси (См. ‎5.1.5.1). Исследователи рассчитывали, что из такого пороха можно будет изготовить толстосводные шашки, пригодные для более крупных ракет. Аналогичные исследования шли и в других странах.

К концу 30-х годов в СССР были созданы авиационные ракеты. Ориентировка именно на авиацию не была случайной. Ведь только ракетный двигатель позволял даже легкие самолеты вооружить крупнокалиберными снарядами. Такими ракетами были, например, вооружены истребители, участвовавшие в боях на Халкин-Гол. Там с 20 по 31 августа 1939 г. успешно действовало первое в истории авиации звено истребителей-ракетоносцев. В его состав входило 5 истребителей И-16, вооруженных реактивными снарядами РС-82. Это было первое в мире боевое применение нового ракетного оружия [http://www.hranitels.ru/?page=215]. Именно эти достаточно успешные результаты позволили создать БМ-13 – знаменитую «Катюшу», которая стала прообразом Реактивных Систем Залпового Огня (РСЗО).

Эта боевая машина со снарядами калибром 13 см — могла в течение 15—20 секунд выпустить 16 снарядов при дальности стрельбы 8—8,5 км. Если такую же задачу поставить ствольной артиллерии, то понадобилось бы 16 орудий. Всего 1—2 минуты требовалось для ее перехода из походного в боевое положение. На перезарядку после залпа уходило 3 ...5 минут, поэтому за час одна боевая машина могла сделать 10 залпов и выпустить 160 снарядов [РЕАКТИВНЫЙ МИНОМЕТ БМ-13 "КАТЮША" http://moscowbattle.narod.ru/weapons/bm13.html].

Но не только эти параметры делали «Катюшу» уникальным средством поражения. Дело еще и в том, что выпущенные ракеты разом покрывали площадь поражения, в то время, как ствольная артиллерия делала это за достаточно длительное время. После первых же пристрелочных выстрелов противник прятался в убежища, что существенно снижало его потери. При ракетном залпе на это не было времени... Еще во время войны в армиях других стран появилось аналогичное ракетное оружие. Но до сих пор системы залпового огня именно российского производства являются наиболее эффективными.

Во время II Мировой войны появилось принципиально новое направление в развитии ракетного оружия. Это были управляемые самолеты-снаряды Фау-1 и ракеты Фау-2. Применение управляемых ракет ликвидировало самый существенный недостаток ракет – их низкую точность.

После войны ракеты стали использоваться в самых различных областях, вытесняя оттуда пушки. Наиболее важным стало их применение в тех областях, где необходимо поражать подвижные цели. Например, в качестве противотанковых и противовоздушных средств. Другим важнейшим направлением стало использование ракет для обстрела далеко расположенных и сильно укрепленных объектов. И, наконец, наиболее важным стало создание стратегических ракет, способных нести ядерные заряды.

Успехи ракетостроения даже позволили говорить о «смерти» артиллерии. Но реальная жизнь показала, что ракеты не являются абсолютным оружием и в ряде областей использование ствольной артиллерии по-прежнему предпочтительнее.

Оценить действие орудия по какому-либо одиночному критерию достаточно сложно. Например, калибр является очень важным показателем, но он нужен только для того, чтобы в дуло поместился большой снаряд. Кстати, это понимали еще достаточно давно, и в гладкоствольной артиллерии для классификации использовали не калибр пушки, а условный вес снаряда. За единицу веса для всех ядер было принято чугунное ядро диаметром 2 дюйма. «Артиллерийский фунт» был равен 1,2 торгового фунта [http://www.8rap.ru/History_of_artillery.html].

Но иметь тяжелый снаряд недостаточно. Нужно его бросить как можно дальше. Но чем тяжелее снаряд, тем сложнее забросить его на большую дальность. Поэтому требования к весу снаряда и дальности стрельбы являются противоречивыми. К тому же, чем тяжелее снаряд, тем труднее его заряжать, поэтому при использовании тяжелых снарядов будет обязательно уменьшаться скорострельность. Кроме того важнейшим условие эффективности системы была и будет точность стрельбы. Однако сравнивать различные системы по этому параметру достаточно сложно. Когда появились новые ТС, такие как танки и самолеты, то различия в требованиях еще более выросли. Так, для бронебойных противотанковых снарядов важнейшим требованием стала скорость снаряда. То есть в процессе развития тяжелых видов оружия (орудий), как механического, так и порохового, возникло противоречие, когда надо было метнуть как можно более тяжелый снаряд как можно дальше и делать это как можно чаще. Некоторые методы для решения противоречия были рассмотрены в предыдущем разделе.

В качестве характеристики артиллерийских и, особенно, ракетных систем иногда используется такие понятия как «мощность залпа». Дело в том, что для орудий также очень важна скорость, с которой происходит пере заряжание. Действительно, можно метнуть очень тяжелое ядро и потом час перезаряжать пушку, а можно за этот же час выпустить десять снарядов с весом в 10 раз меньше. Например, 152-мм пушка Канне, принятая на вооружение русского флота в 1891 году, делала за четыре минуты до 30 выстрелов, тогда как 305-мм орудие главного калибра за то же время успевало выстрелить лишь один раз (при этом масса их установок различалась в 15 раз) [http://74.125.153.132/search?q=cache:http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6307/]. Это не вполне эквивалентно, так как тяжелое ядро пробьет стену, а мелкое – отскочит от нее, но для большинства случаев такое допущение справедливо. Поэтому рассчитывают массу снарядов, выпущенную орудием (или установкой) за минуту, и эту величину называют «мощностью залпа». Но для орудий, особенно пушек, этот критерий является явно недостаточным. Дело в том, что мало быстро послать тяжелый снаряд во врага. Его, к тому же, надо послать как можно дальше.

Для создания комплексного критерия эффективности оружия можно воспользоваться аналогией с транспортом, который был рассмотрен ранее в Главе 3. Для транспорта также стоит задача переместить как можно больший груз как можно дальше и как можно быстрее. Для орудий вопрос скорости перемещения снаряда тоже важен, но не является определяющим для большинства систем (кроме противотанковых). Следовательно, если ввести параметр, включающий массу снаряда, дальность стрельбы и скорость стрельбы, то он, возможно, позволит сравнивать между собой совершенно различные системы. По аналогии с транспортом назовем этот параметр «транспортной мощностью орудия». Результаты расчетов «транспортной мощности» представлены на Figure 19.

 

Figure 19. Увеличение транспортной мощности орудий от времени. Гладкоствольные орудия (1). Нарезные орудия: сверхтяжелые (2), тяжелые (3), корпусные (4), дивизионные (5) и полковые (6). Скорострельные зенитные многоствольные пушки «Вулкан» и «Бофорс» (7). Минометы (8). РСЗО (9) и оперативно-тактические ракеты (10). По данным: [АРТИЛЛЕРИЯ: РАЗВИТИЕ АРТИЛЛЕРИИ http://www.diclib.com/cgi-bin/d1.cgi?l=ru&base=colier&page=showid&id=905, http://ru.wikipedia.org/wiki/76-мм_пушка_образца_1900_года, http://ru.wikipedia.org/wiki/76-мм_автоматическая_артустановка_OTO_Melara, http://ru.wikipedia.org/wiki/Ф-22УСВ, http://ru.wikipedia.org/wiki/Pak_36(r), http://ru.wikipedia.org/wiki/ЗИС-3, http://ru.wikipedia.org/wiki/76-мм_дивизионная_пушка_образца_1902_года, ДИВИЗИОНКИ http://fortification.ru/library/artmuseum/231_236.php, «Вулкан» http://rkkawic.bestclan.ru/text/vulcan.html, Бофорс (зенитное орудие) http://ru.wikipedia.org/wiki/Бофорс, http://ru.wikipedia.org/wiki/Катюша_(оружие), http://ru.wikipedia.org/wiki/122-мм_гаубица_Д-30, Ствольная артиллерия http://prom1.livejournal.com/203824.html, Звездный час артиллерии http://74.125.153.132/search?q=cache:http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6333/, Последний шанс гладкоствольных орудий http://mega.km.ru/Weaponry/encyclop.asp?TopicNumber=1380].

Результаты, представленные на Figure 19 показывают, что для всех рассмотренных артиллерийских систем рост их «транспортной мощности» не является случайным и лежит в определенных границах. Причем, изменение этого параметра для нарезных ствольных систем, включая сверхтяжелые и сверхскорострельные, может быть аппроксимировано общей зависимостью, которая в полулогарифмических координатах близка к прямой линии.

Рост «транспортной мощности» минометов (кроме мелкокалиберных) лежит несколько ниже, чем для пушек, мортир и гаубиц, но имеет близкий наклон. Рост «транспортной мощности» РСЗО несколько выше, чем для орудий, но также имеет близкий наклон, что может свидетельствовать о близкой скорости роста этого параметра для систем, использующих различные принципы действия. Что касается управляемых ракет, то они практически продолжают линию развития ствольной тяжелой артиллерии.

Использую представленные графики можно представить, какие параметры могут быть у систем, которые появятся в ближайшем будущем и оценить их потенциальные возможности.

На примере артиллерийских и ракетных систем рассмотрено развитие их характеристик с момента их появления до настоящего времени:

-          Развитие систем рассматривалось в связи с развитием обеспечивающих это развитие ресурсов.

-          С точки зрения ТРИЗ показано, какие противоречия при этом преодолевались и по каким именно трендам происходило развитие рассмотренных систем.

-          Впервые общее развитие различных ТС было рассмотрено с точки зрения повышения их «транспортной мощности», которая определятся произведением массы снаряда, дальности и скорости стрельбы.

В воспоминаниях сына Д. И. Менделеева Ивана Дмитриевича рассказывается о пребывании Дмитрия Ивановича во Франции летом 1890 г.: «Я был послан за границу нашим военным ведомством с секретной миссией, - говорил отец. - Во Франции Бертло, к которому я обратился, хранил, конечно, полное молчание. Кое-что внешним образом мне показал на заводе. Но отсюда ничего нельзя было заключить. Мне показывают и укрепленные патроны. - Можно мне несколько штук взять с собою? - спросил я. - О, пожалуйста, будьте любезны, - отвечал с изысканной вежливостью служащий. - Но я должен буду после этого застрелиться... И что же? Это ни к чему не привело! Патронов я достал сколько угодно от сына квартирохозяйки, отбывавшего воинскую повинность и приносившего мне из казармы патроны, не видя в этом ничего дурного. Секрет же изготовления французского пороха я тоже быстро раскрыл, воспользовавшись особенно тем, что пороховой завод стоял на отдельной железнодорожной ветке. Взяв годовой отчет железнодорожной компании о движении грузов, я нашел нужное мне соотношение входящих в производство пороха веществ... Когда я рассказал потом обо всем Бертло, он только развел руками» [http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/HISTORY/VV_HI2_W.HTM].

К сожалению эта красивая история не подтверждается документами. Во Франции состав и способ приготовления бездымного пороха действительно сохраняли в глубокой тайне. Лишь спустя 12 дней после прибытия в Париж Менделеев получил-таки дозволение кое-что осмотреть, но поначалу «не все, что надо». Позднее Дмитрий Иванович вспоминал: «... Виделся и кончил тем, что от Арну (директора порохового дела Франции. - И.Д.) и Сарро получил этот образец официально, но как образчик для личного пользования" в количестве 2 грамма. Кажется, еще никому не удавалось достичь этого». Однако подробности производства своего пороха французы оставили в тайне.

Д. И. Менделееву полученных 2-х граммов пироксилинового пороха оказалось достаточно для того, чтобы установить его состав и свойства. Но этот порох не мог быть использован в орудиях большого калибра. Поэтому ученый продолжил работу и установил, что при определённых условиях возможно получение стойкого однородного продукта, хорошо растворяющегося в смеси спирта и эфира [http://ru.wikipedia.org/wiki/Пироколлодийный_порох].