До выстрела в наружной трубе наиболее растянутыми будут внутренние слои, а наименее — наружные. Что касается внутренней трубы, то ее слои будут находиться в сжатом состоянии, при этом наружные слои будут менее сжаты, а внутренние — более сжаты.
При выстреле под давлением пороховых газов внутренняя труба вначале приходит в нормальное состояние, а затем начинает растягиваться вместе с наружной трубой. С этого момента внутренняя и наружная трубы сильнее сопротивляются давлению пороховых газов. Ясно, что при этом в канале такого ствола может быть допущено большее давление, чем в сплошном стволе той же толщины.
Такое расположение слоев металла позволяет увеличить допустимое давление в канале ствола по сравнению с нескрепленным стволом. Составив ствол орудия не из двух, а из четырех, пяти или более слоев, мы можем при заданном допускаемом давлении уменьшить вес ствола или при данном весе — увеличить допускаемое давление в канале ствола.
Следовательно, при данной толщине ствола сопротивление его давлению пороховых газов растет с увеличением числа скрепляющих слоев; скрепленные стволы, имеющие такое же сопротивление, как и однослойные, будут иметь значительно меньшую толщину стенок, и из двух скрепленных стволов с одинаковой толщиной стенок будет больше сопротивляться давлению пороховых газов тот, который имеет большее число скрепляющих слоев.
Вследствие того, что во время выстрела давление пороховых газов по длине ствола неодинаково, скрепление распространяется на ту часть ствола, в которой ожидается наибольшее давление. Начиная с сечения ствола, в котором должно находиться дно снаряда в момент конца горения порохового заряда, и далее до дула число скрепляющих слоев можно уменьшить.
Скрепление орудийных стволов может быть произведено при помощи колец, проволоки, кожуха, путем самоскрепления (автофретирование) и смешанным способом.
Увеличение прочности ствола не устраняет все же быстрого износа поверхности канала ствола.
Износ поверхности канала ствола влечет за собой потерю боевых качеств всего орудия, хотя остальные механизмы и агрегаты его еще совершенно не изношены. Для того, чтобы отремонтировать или сменить ствол, необходимо целиком все орудие отправлять на завод, и, таким образом, орудие надолго выбывает из строя.
Здесь возникает важный и интересный вопрос: какова же общая продолжительность жизни орудия?
После определенного числа выстрелов ствол приходит в состояние, при котором дальнейшее его боевое использование невозможно. Для орудий крупных калибров это состояние наступает уже после 150–200 выстрелов, а для орудий средних и малых калибров — после 10–15 тысяч выстрелов.
Кроме того, необходимо иметь в виду, что переплавка стволов, изготовленных из дорогостоящей стали, невыгодна экономически. Поэтому возникла мысль обновлять орудия, заменяя не весь ствол, а лишь тонкий внутренний слой металла. Для осуществления этой операции растачивают канал ствола. Вместо расточенной части вставляют тонкостенную трубу, называемую лейнером.
Впервые эта идея была осуществлена в 8-дюймовой и 9-дюймовой русских гаубицах, которые участвовали в русско-турецкой войне 1877–1878 гг.
В современных орудиях применяются два вида лейнеров: скрепленные лейнеры и свободные лейнеры.
Скрепленные лейнеры обычно вставляются с очень малым натяжением. В этом случае натяжение создается не столько для скрепления, сколько для обеспечения плотного соприкосновения наружной поверхности лейнера с внутренней поверхностью ствола. Смену скрепленных лейнеров нельзя производить на огневой позиции; для этого орудие нужно отправлять в мастерскую.
Для того, чтобы лейнер можно было заменить на огневой позиции, его обычно вставляют в ствол с зазором (рис. 20).
Рис. 20. Ствол со свободным лейнером.
Наружный диаметр свободного лейнера должен быть меньше внутреннего диаметра ствола. При этом образуется зазор, равный 0,1–0,3 миллиметра. При выстреле лейнер прижимается плотно к внутренней поверхности ствола, который при этом тоже сопротивляется давлению пороховых газов. После выстрела зазор между свободным лейнером и стволом должен быть равен первоначальному зазору. Поэтому свободные лейнеры изготавливаются всегда из высококачественных легированных сталей.