Espoletas de artillería naval rusa durante la guerra ruso-japonesa. Disposición de tubo. 1894
Este material es una adición a mi serie de artículos dedicados a cañones navales domésticos y proyectiles para ellos. Expreso mi más sincero agradecimiento al respetado Alexey Rytik (entre otras cosas, uno de los autores de VO) por la ayuda brindada y por proporcionarme algunas fuentes que son inaccesibles para mí.
Una pequeña teoría
Durante la guerra ruso-japonesa, la flota rusa estaba armada con diferentes tipos de espoletas, también llamadas tubos, entre ellos:1) tubos de choque para proyectiles altamente explosivos, que aseguraban la detonación del proyectil después de chocar contra un obstáculo;
2) tubos de choque para proyectiles perforantes, que garantizan la rotura del proyectil después de atravesar la armadura;
3) tubos remotos: que proporcionan detonación a una cierta distancia del arma que lo disparó;
4) tubos de doble acción: combinan las cualidades de los tubos espaciadores y de choque. Es decir, un proyectil equipado con un tubo de este tipo explotaría a una distancia determinada, pero si incluso antes de haber recorrido esa distancia el proyectil alcanzara el objetivo, entonces, a diferencia del tubo de distancia, la brecha se produciría de todos modos.
El artículo ofrecido al querido lector analiza el diseño y el principio de funcionamiento de solo dos tubos, a saber:
1) tubo de choque arr. 1894 (modificado por Baranovsky);
2) un tubo de choque de doble acción diseñado por el Capitán A.F. Brink.
La razón de esta selectividad es que fueron estos tubos, que estaban equipados con proyectiles domésticos perforantes y altamente explosivos de acero de mediano y gran calibre, los que se convirtieron en el arma principal de los barcos rusos en las batallas navales de 1904-1905. No consideraré otros tubos navales en este artículo, pero para comprender mejor las características de diseño presentaré una breve descripción del fusible 11DM, que se usó para proyectiles de armas de defensa costera y ocupa, por así decirlo, una posición intermedia. entre el tubo mod. 1894 y una pipa Brink.
Los tubos anteriores, incluido el 11DM, eran fusibles inerciales de impacto inferiores. En este caso, “fondo” se refiere a la ubicación de los tubos que estaban atornillados en el fondo del proyectil, “impacto” se refiere al disparo como resultado del contacto con el objetivo, e “inercial” se refiere a la fuerza que asegura el disparo. Impacto del delantero sobre la imprimación.
Observo que estas tuberías pueden tener nombres ligeramente diferentes en las fuentes (por ejemplo, "muestra de tubería 1894") pero, por supuesto, esto no cambia la esencia.
Disposición del tubo de choque. 1894
Descripción del diseño y principio de funcionamiento del tubo de muestra. 1894, junto con su dibujo, lo tomé del libro de texto “Curso de Artillería Naval. Parte I. Pólvora, armas, proyectiles y tubos”, de I. A. Yatsyno (segunda edición, 1900), págs. Observo que la información proporcionada por I. A. Yatsyno está plenamente confirmada por el "Libro de texto sobre artillería para estudiantes de las clases de artilleros y suboficiales de artillería del destacamento de entrenamiento de artillería de la Flota del Báltico", Sección VI "Proyectiles, tubos de proyectiles, tubos para encender cargas y cartuchos, bengalas y cohetes", publicado por la imprenta del Ministerio Naval del Almirantazgo Principal en 1909.
Desafortunadamente, la calidad del dibujo deja mucho que desear, pero el principio de funcionamiento se puede explicar en él.
El cuerpo estaba hecho de cobre amarillo y tenía forma de cilindro con un fondo. El casquillo del cabezal (1) tenía un orificio en el centro para el paso del fuego desde el cebador directamente al cuerpo del proyectil. Este orificio se cubrió con una fina junta de latón (2) para proteger el interior del tubo de la contaminación. Por supuesto, la junta era lo suficientemente delgada como para que el fuego pudiera superarla fácilmente cuando se disparaba la imprimación.
Debajo de la funda para la cabeza había una funda interna que contenía la cápsula. La cápsula era una copa de cobre rojo (3), en la que se presionaba una composición de choque (4), que era una mezcla de sal de Berthollet, fulminato de mercurio y antimonio.
Debajo del manguito interior había un extensor (5), un cilindro con un canal pasante ancho interno, que no estaba asegurado por nada y podía moverse libremente dentro del tubo, pero descansaba sobre un resorte de seguridad (6), que se discutirá a continuación. .
Y por último, el delantero (7), dotado de un afilado aguijón (8). Este delantero también podía moverse libremente dentro del tubo, pero antes de disparar, era presionado contra el fondo del tubo mediante un extensor y un resorte de seguridad.
El principio de funcionamiento era muy sencillo. Durante el disparo del proyectil, el extensor, arrastrado por la fuerza de la inercia, se desplazó hacia el fondo del tubo, comprimiendo y enderezando las patas del resorte de seguridad.
Luego de esto, el baterista quedó libre. Pero mientras el proyectil estaba en vuelo, el delantero, como el extensor, fue presionado contra el fondo del tubo por la misma fuerza de inercia dirigida en dirección opuesta al vuelo del proyectil. Sin embargo, cuando un proyectil impacta contra un determinado obstáculo, naturalmente gasta energía para superarlo y frena, perdiendo velocidad.
En ese momento, el delantero, llevado por la fuerza de la inercia ahora en dirección opuesta (en la dirección del movimiento del proyectil), continuó moviéndose a una velocidad muy cercana a la velocidad del proyectil antes del impacto, cubrió la distancia. al cebador, lo golpeó y lo encendió. El fuego, tras perforar la junta de latón, encendió la carga principal del proyectil, provocando una explosión.
Es interesante que V. I. Rdultovsky en su “Bosquejo histórico del desarrollo de tubos y espoletas desde el comienzo de su uso hasta el final de la Guerra Mundial 1914-1918”. contiene información sobre el tubo de muestra. 1883, que tiene un dispositivo extremadamente similar al tubo mod. 1894 con un mínimo de diferencias.
Puedo adivinar lo siguiente. Disposición de tubo. En 1883 se utilizó en artillería costera, lo que significa que fue creado por el Departamento Militar. Es probable que Baranovsky posteriormente tomara su diseño y lo modificara para adaptarlo a las necesidades de la flota, después de lo cual fue incluido en el Departamento Marítimo como tubo de muestra. 1894. En este caso queda claro el nombre del tubo de muestra. 1894 por I. A. Yatsyno como “modificado por Baranovsky”.
Disposición de tubo. 1894 en la flota nacional se podía utilizar exclusivamente en proyectiles llenos de pólvora ahumada o sin humo. Era completamente inadecuado para proyectiles con relleno de piroxilina, ya que la cápsula que contenía no tenía potencia suficiente para detonar la carga de piroxilina en el proyectil.
Acerca de los fusibles instantáneos
La diferencia fundamental entre una mecha de impacto instantáneo y una inercial es su reducido tiempo de funcionamiento. Para un fusible instantáneo es de 0,001 segundos, mientras que para un fusible inercial es de aproximadamente 0,005 segundos. aproximado.
Una mecha instantánea puede ser una mecha de cabeza, que asegura la detonación de la munición en el momento del contacto con el objetivo. Como ejemplo, daré una ilustración de sus “Fundamentos del dispositivo y diseño de armas y municiones de artillería terrestre” (Voenizdat, 1976).
A – antes de que el proyectil alcance el obstáculo; b – cuando un proyectil choca contra un obstáculo; 1 – delantero de reacción; 2 – membrana; 3 – cápsula
Por lo anterior y a pesar de que en la literatura, por ejemplo, en la obra de V. Polomoshnov “La Batalla del 28 de julio de 1904 (Batalla del Mar Amarillo (Batalla del Cabo Shantung)”, el modelo de tubo 1894 es A menudo llamado tubo instantáneo (el autor de este artículo también pecó con esto), es inercial y su tiempo de acción es mayor que el de los tubos instantáneos.
Características de los fusibles inerciales utilizando el ejemplo de un tubo de muestra. 1894
El tiempo de funcionamiento del tubo de retorno. 1894 consistió en:
1) el período de movimiento del delantero desde el momento del impacto con el obstáculo hasta el inicio de la detonación del cebador;
2) duración de la detonación de la cápsula;
3) la distancia entre la transferencia del impulso térmico y la distancia desde el cebador hasta la pólvora con la que se cargó el proyectil.
Se cree que los fusibles inerciales tienen un tiempo de acción de aproximadamente 0,005 segundos, pero en realidad el tiempo especificado no es constante.
¿Por qué?
El tiempo de detonación del cebador está determinado por su composición química y la cantidad de explosivo. Lamentablemente no tengo dibujos del tubo. 1894, pero por los dibujos que tengo se puede suponer que el espesor de la cápsula detonadora no supera 1 cm, teniendo en cuenta que la velocidad de detonación del fulminato de mercurio incluido en su composición es de 5.400 m/s, completo La detonación se producirá en 0,00000185 s, es decir, un tiempo exiguo incluso para los estándares de las espoletas.
En cuanto al impulso térmico, suponiendo que necesitará recorrer 3 centímetros para superar el tubo, y teniendo en cuenta la velocidad de propagación del impulso térmico de 300 m/s, obtenemos un tiempo de 0,0001 segundos.
En consecuencia, el tiempo de detonación del cebador y la transmisión del impulso térmico es insignificante, y la gran mayoría de la duración del funcionamiento de la mecha está ocupada por el período de movimiento del percutor hacia el cebador.
A su vez, el tiempo de movimiento del delantero estaba determinado por dos componentes:
1. La distancia que debía recorrer el delantero. Consistía en el espacio entre la punta y la cápsula y la llamada profundidad de punción, la distancia que tenía que recorrer la cápsula para asegurar la detonación de esta última.
En general, la suma de estas longitudes también tendió a ser constante. La distancia entre el percutor y el cebador en el tubo de muestra. 1894 era de aproximadamente 9 mm. La profundidad de penetración del cebador necesaria para su detonación en las municiones modernas se estima entre 1,2 y 1,5 mm; probablemente era la misma para el cebador del tubo de muestra. 1894.
En total, la distancia de movimiento del delantero se puede determinar en (en promedio) 14 mm.
2. La velocidad de movimiento del delantero con respecto al cuerpo del proyectil. Depende de una serie de parámetros externos, como, por ejemplo, la desviación de la trayectoria del proyectil respecto del plano objetivo en el momento del impacto, la velocidad de rotación del proyectil, etc.
También hay factores internos: la delantero del tubo arr. 1894, siguiendo al detonador, arrastrará detrás de sí un resorte de seguridad, cuyas patas entrarán en contacto con el extensor, y en ello se gastará energía.
No es necesario considerar todos estos factores en este artículo y, francamente, no es posible; todavía no soy físico de formación. Por lo tanto, más adelante, como ejemplo, consideraré un caso simple que es comprensible incluso para un no especialista: un proyectil que golpea un objetivo plano en un ángulo de 90 grados con respecto a su superficie (la desviación de la normalidad es cero). Ignoro la fuerza de fricción del delantero durante el movimiento como insignificante; aún debe comprender que al retirar el resorte de seguridad con una extensión, el delantero se movía libremente dentro del tubo.
Teniendo en cuenta los supuestos anteriores, la velocidad del delantero en relación con el cuerpo del proyectil será igual a la velocidad que el proyectil perderá en el proceso de superar el obstáculo; después de golpearlo, el proyectil volará más lento y el delantero estará dentro. mantendrá la misma velocidad que tenía el proyectil antes de chocar contra el obstáculo.
De esto se desprende un hecho muy simple. El tiempo de funcionamiento del tubo de retorno. 1894 estuvo determinado principalmente por la fuerza de la barrera con la que chocó el proyectil equipado con él.
Algunos cálculos
Intentemos simular el funcionamiento del tubo de muestra. 1894 usando el ejemplo de un proyectil de 6 mm que impacta una chapa de acero de 12 mm a una velocidad correspondiente a una distancia de 15 cables de artillería.
Para ello utilizamos la fórmula de De Marre para blindaje no cementado por debajo de 75 mm, dada, por ejemplo, en el “Curso de Táctica Naval”. Artillería y armaduras” del profesor L. G. Goncharov.
Aceptamos:
– “K” para una chapa de acero de 12 mm igual a 1.000, que es ligeramente inferior al valor de resistencia de armadura homogénea recomendado por un respetado profesor;
– distancia de movimiento del percutor 14 mm.
Obtenemos que un proyectil de 6 dm y un peso de 41,5 kg, disparado con un cañón Kane a una distancia de 15 cables de artillería, tendrá una velocidad sobre la escota de 509,9 m/s, y tras superarla, de 508,4 m/s. La diferencia de velocidad será de 1,495 m/s. Esto a su vez significa que el delantero, hasta el momento del contacto del proyectil con la chapa de acero, se movía a una velocidad del proyectil de 509,9 m/s y tenía una velocidad relativa al proyectil de 0 m/s, y después de superar la hoja, su velocidad relativa al proyectil aumentó a 1,495 m/s. En consecuencia, la velocidad media del delantero durante el tiempo de superar el obstáculo fue la mitad de este valor o 0,7476 m/s.
Supongamos que el proyectil pierde su velocidad al superar la lámina de acero de manera uniforme desde el momento en que toca hasta el momento en que la parte inferior del proyectil sale de la envoltura de la lámina. Luego el proyectil perdió velocidad a una distancia igual a su longitud más el espesor del obstáculo, para un proyectil de 6 pulgadas esto sería aproximadamente 0,5 m, el proyectil recorrió este medio metro con una velocidad promedio de 509,15 m en aproximadamente 0,00098 segundos. .
En consecuencia, desde el momento en que el proyectil entró en contacto con el obstáculo, el delantero se movió durante los primeros 0,00098 segundos a una velocidad media de 0,7476 m/s, y luego a una velocidad de 1,495 m/s.
A partir de aquí es fácil calcular que el delantero recorrerá 14 mm en 0,0096 segundos. En ese momento el proyectil estará a una distancia de 4,51 m (la distancia entre la parte inferior del proyectil y la chapa de acero). En ese momento la cápsula detona. Y después de otros 0,0001 segundos, durante los cuales el proyectil recorrerá 5 cm, el impulso térmico llegará a la pólvora con la que está equipado el proyectil.
Pero aquí hay un matiz.
Cuando un proyectil se carga con piroxilina u otra sustancia detonante, cuando se “inicia”, la explosión se produce casi instantáneamente, ya que la velocidad de detonación de las sustancias explosivas alcanza los 7.000 m/s.
Sin embargo, en el caso de la pólvora, todo es diferente: no detona, sino que arde en el proyectil, y la velocidad de su combustión depende de la presión y, naturalmente, aumenta como una avalancha. Por consiguiente, cabe esperar que transcurra algún tiempo entre la ignición de la pólvora en el proyectil y la explosión del proyectil. Pero, nuevamente, es pequeño, si asumimos que la velocidad de combustión de la pólvora en la recámara del proyectil es comparable a la velocidad de propagación del impulso térmico, y teniendo en cuenta el hecho de que la distancia desde el tubo inferior hasta el extremo de la cámara de carga no mide más de 40-60 cm, dependiendo del calibre y diseño del proyectil, el impulso térmico cubre esta distancia en 0,0014-0,002 segundos, durante los cuales el proyectil del ejemplo anterior no cubrirá más de 0,7 a 1 m.
Pero, nuevamente, la destrucción del proyectil claramente comenzará antes de que el impulso térmico llegue al final de la recámara, por lo que es incorrecto decir que la explosión ocurrirá entre 0,7 y 1 m después de la ignición de la pólvora con la que está equipado el proyectil. . Aquí, más bien, hablaremos de la duración de la explosión, y entre 0,7 y 1 m será la distancia que recorrerá el proyectil, que ya está colapsando durante la explosión.
Teniendo en cuenta lo anterior, en el ejemplo descrito anteriormente se produce la explosión de un proyectil de 6 dm equipado con un tubo de muestra. 1894, debería esperar entre 5 y 5,5 metros detrás de una lámina de 12 cm.
En el artículo del manual naval “Respuesta del proyectil. La parte diferencial" proporciona una indicación del disparo experimental, durante el cual los proyectiles están equipados con un tubo de muestra. En 1894, cuando una chapa de acero de 12 mm fue golpeada, se abrió un hueco de 5 a 6 metros detrás de ella. Lamentablemente, el respetado autor no proporcionó un enlace directo al documento del que se tomó esta información. Pero lo que es aún más triste es que no hay datos sobre el calibre de los proyectiles, y esto es muy importante, ya que la caída de velocidad para proyectiles de diferentes calibres y masas al chocar contra un obstáculo de la misma resistencia será diferente.
A la misma velocidad de alcanzar el objetivo, un proyectil más pesado tendrá más "mano de obra" que uno ligero. Cuanta más “mano de obra” tenga, menos velocidad perderá al superar un obstáculo. Cuanto menor es la pérdida de velocidad del proyectil al superar un obstáculo, más lento se mueve el delantero del proyectil en relación con el proyectil. Cuanto más lento se mueva el delantero, más tarde se producirá la explosión y mayor será la distancia que recorrerá el proyectil antes de la explosión.
Si la prueba se realizó con proyectiles de 152 mm, entonces podemos decir que mis cálculos son completamente correctos. Pero cuando la misma chapa de acero de 12 mm es impactada por un proyectil de 12 mm que pesa 331,7 kg, con la misma velocidad de 509,9 m/s (lo que corresponde a un alcance de 5280 m), la explosión debería ocurrir alrededor de 19,6 –20,6 m detrás del obstáculo. Esto se debe a que a una velocidad de 509,9 m/s sobre una chapa de acero de 12 mm, un proyectil de 6 dm pierde 1,495 m/s al superarla, y un proyectil de 12 dm pierde sólo 0,374 m/s. En consecuencia, el percutor de un proyectil de 12 pulgadas golpeará el cebador muchas veces más tarde que su homólogo de uno de seis pulgadas.
Conclusiones
Hice cálculos para distancias de 5 a 40 cables para el proyectil más potente de 12 dm que pesa 331,7 kg para armadura cementada Krupp con "K" = 2200, así como para armadura homogénea. Tomé el momento de la explosión como el momento en que el impulso térmico alcanzó la pólvora con la que estaba cargado el proyectil.Teniendo en cuenta todo lo anterior y siempre que no cometí errores críticos en mi pensamiento, se obtiene lo siguiente. Al disparar un proyectil doméstico altamente explosivo de 12 pulgadas con un tubo. 1894 de una pistola Obukhov estándar de 12 dm con una longitud de cañón de 40 calibres:
1. Al impactar en un larguero equivalente en durabilidad al acero de 12 mm (digamos, un cable metálico), el proyectil debería haber explotado a 15 m (impactado en una distancia de 40 cables) – 41 m (5 cables) detrás del obstáculo.
2. Al chocar con tuberías y superestructuras, todo dependía del ancho de la superestructura, del número y espesor de los mamparos en la misma. Superar un obstáculo equivalente en durabilidad al acero de 36 mm debería haber provocado que el proyectil explotara entre 4 m (40 cables) y 9 m (5 cables) detrás del obstáculo. Quizás podamos decir que la explosión tuvo que haber ocurrido dentro de la superestructura o detrás de ella, pero sobre la cubierta del barco.
3. Al impactar contra una armadura no cementada de 75 mm de espesor, un proyectil de 12 pulgadas debería haber producido un espacio de 2,5 m con 40 cables y aproximadamente 4 metros detrás del obstáculo con 5 cables.
4. En absolutamente todos los casos de contacto con armaduras cementadas, incluso con un espesor mínimo de losa de 127 mm (a finales del siglo XIX y principios del XX aún no se podían cementar losas de menor espesor) y en En todas las distancias, el proyectil debería haber estallado en el proceso de superar la armadura.
Por supuesto, todo lo anterior no es un dogma. Nunca debemos olvidar que las espoletas, al igual que los propios proyectiles, desempeñan sus funciones en condiciones de aceleración y desaceleración extremas y pueden actuar sin permiso. En batalla, un proyectil de doce pulgadas equipado con un mod de tubo. 1894 podría explotar fácilmente inmediatamente al entrar en contacto con la piel o, por el contrario, romperse después de atravesar la placa de armadura.
Permítanme recordarles que incluso las mechas alemanas de la época de la Primera Guerra Mundial no siempre funcionaban según lo previsto, provocando explosiones prematuras, que describí en el artículo "Sobre los daños al crucero de batalla "Lion" en Jutlandia". ¿Deberían los alemanes haber disparado armas perforantes ? Por supuesto, la situación opuesta también es posible, cuando por alguna razón el tubo de muestra. 1894 funcionó más tarde de lo esperado.
Las conclusiones que indiqué anteriormente son, digamos, algunos valores promedio a los que llegan los proyectiles de acero altamente explosivos rusos de 331,7 kg equipados con un mod de tubo. 1894.
Bueno, hablaremos de los tubos para conchas que contienen piroxilina en el próximo artículo.
Continuará…
