История создания 20-дюймового морского орудия на Пермском чугунно-пушечном заводе

20-дюймовое (508мм) гладкоствольное  корабельное орудие  системы Родмана-Дальгрена-Пестича. 1869 г.

I. Предыстория.

Одним из узнаваемых символов города Перми является так  называемая «Пермская Царь-пушка» - 20-дюймовое (или, как сейчас принято, 508-мм) орудие, изготовленное на чугунно-пушечном заводе в Мотовилихе в 1868 (а по другим данным в 1869) году и находящееся в настоящее время на площадке музея АО «Мотовилихинские заводы». В 2011 г. это орудие получило статус памятника науки и техники республиканского значения 1-й категории. 
Нельзя сказать, что история создания этого образца артиллерийской техники не известна. В печатной научной и главным образом, научно-популярной литературе, а так же в сети Интернета можно найти основные сведения о тактико-технических характеристиках пермской 20-дюймовки, наряду с данными о том, зачем, когда и как это орудие было изготовлено. Однако с течением времени история этого орудия обросла различными мифами, а вместе с тем, некоторые моменты, связанные с его созданием остались в тени. Попробуем осветить эти тёмные страницы. 
Начнём с того, что в период Крымской войны 1854-1856 гг. у противников России, а именно, у французов появились первые военные бронированные корабли, против которых оказалась бессильна русская береговая артиллерия. Её ядра не могли пробить броню этих кораблей. Вот именно с тех времён и началось длящееся до сих пор состязание брони и снаряда. 
После окончания Крымской войны настоятельная необходимость модернизации русской артиллерии, в особенности морской, была осознана военно-политическим руководством Российской империи, и было принято решение направить за рубеж специалистов для ознакомления с передовым опытом создания артиллерийских орудий, способных успешно поражать броненосные корабли. В частности, несколько известных российских учёных-артиллеристов, таких как А.В.Гадолин и Ф.В.Пестич, посетили в начале 60-х гг. 19 века США и там изучили передовые методы литья крупнокалиберных гладкоствольных орудий из чугуна. Надо сказать, что в тот период  артиллеристы ещё не окончательно выбрали для дальнейшего развития нарезные казнозарядные системы орудий, т.к. они были ещё слишком дороги и недостаточно надёжны. Поэтому в США известные артиллерийские инженеры Томас Родман и Джон Дальгрен пошли по пути увеличения калибра морских гладкоствольных дульнозарядных орудий с целью добиться приемлемых характеристик бронепробиваемости при стрельбе ядрами. 
Для обеспечения достаточной прочности ствола большого калибра майор американской артиллерии Томас Родман изобрёл особый метод литья ствольной заготовки с готовым внутренним каналом. Суть этого способа заключалась в том, что для оформления канала ствола пушки использовался водоохлаждаемый стержень. Одновременно в процессе затвердевания и охлаждения пушки наружная поверхность формы, изготовленной в металлических манжетах, подогревалась. При этом затвердевание ствола пушки происходило последовательно от внутренних слоёв к наружным, т е реализовался принцип направленного затвердевания. Ствол пушки с литым каналом получался плотным, без дефектов. 
Таким способом в США было изготовлено всего 6 или даже 7 20-дюймовых орудия (в 1864 и 1869 гг. – 2-3 системы Родмана и 4 – системы Дальгрена), 2 из которых – родмановские - до конца 19 века использовались в береговой обороне нью-йоркской гавани и дожили до наших времён. Сейчас они стоят в качестве памятников в фортах Гамильтон и Хэнкок. Ещё одно такое 20-дюймовое орудие якобы было продано американцами Перу и также использовалось там в береговой обороне порта Калао. 
20-дюймовые орудия системы Дальгрена несколько отличались по внешнему виду от орудий Родмана и предназначались первоначально для установки на мониторе «Пуритан». Они имели собственные имена – «Сатана», «Люцифер», «Молох» и «Вельзевул». Кстати, Дальгрен был против того, чтобы орудия его конструкции отливались по методу Родмана, но артиллерийское начальство всё же настояло, чтобы сделали именно так! В конце концов эти монстры так и не попали на корабль и все, за исключением одной («Вельзевула») были сданы в лом в 1897 г.  А «Вельзевул» был продан опять же в Перу, где так же как и орудие Родмана использовалось в береговой артиллерии. Во время Тихоокеанской войны 1874-1882 гг. было захвачено чилийцами и какое то время находилось в городе Арика, откуда пропало не известно куда… 
Такова краткая история прототипов нашей «пермской Царь-пушки»… 
II. Мотовилихинская 20-дюймовка. 
В июле 1866 г. один из лучших мониторов Военно-морского флота Северо-Американских Соединённых Штатов «Миантономо» доставил в Россию американское посольство. Визит этот был связан с переговорами о продаже российской Аляски САСШ. 
Русские моряки, конечно же, имели возможность ознакомиться с этим кораблём, и было принято решение строить подобный корабль в России. Первоначально назвали его «монитором-крейсером», а в последствии, он вошёл в состав Российского ВМФ под названием «Пётр Великий», Это был первый отечественный броненосец, способный ходить в открытом море. 
Одновременно с началом составления проекта «монитора-крейсера» началась разработка его вооружения и орудий главного калибра в частности.  В начале 1867 г. к их проектированию приступило Артиллерийское отделение Морского технического комитета (далее АО МТК) под руководством полковника Ф.Б. Пестича. Как уже отмечалось выше, самыми мощными орудиями того времени являлись американские 20-дюймовые «колумбиады». Россия уже имела опыт изготовления  подобных 15-дюймовых орудий системы Дальгрена для однобашенных канонерских лодок на Олонецких заводах. Таким образом, для мореходного броненосца были выбраны более мощные 20-дюймовки. Тогда же началось проектирование для него вращающейся башни системы Кольза.  
На стадии проектирования российского 20-дюймовогоо орудия в АО МТК в 1867-1868 гг. рассматривались 2 варианта:  
1.Проект Ф.В. Пестича; 
2.Проект, в основу которого был положен образец «американского чертежа», т.е. орудия системы Дальгрена.  
АО МТК предпочло последний проект. По «американскому чертежу» была сделана полуэлипсовидная камора, в которой при заряжании образовывалась пустота. Пестич предложил в орудиях валового заказа делать полушарное дно. 
В июне 1868 г. Морское министерство заказало спроектированное орудие Пермскому чугунно-пушечному заводу. Начальником завода в то время был горный инженер Грасгоф. Орудие получило № 593. Кроме самого орудия был заказан и боекомплект к нему в количестве 500 снарядов. Всего предполагалось изготовить 8 стволов (2 комплекта). 
Было принято решение изготовить это орудие с использованием слегка модифицированного метода литья Томаса Родмана. Изменение заключалось в отказе от обогрева литьевой формы снаружи. Саму форму высотой 10665 мм изготавливали по способу «быстрой формовки» из песчано-глинистой смеси с по¬следующей сушкой. Форма состояла из 5-ти частей, заформованных в металлических жаке¬тах (опоках). 
Плавка велась из лучших местных руд — магнитного железняка с рек Чусовой и Косьвы, а также «железного блеска» с реки Вишеры. Уголь шел древесный, от углежогов Добрянского завода, он сообщал металлу ценнейшее свойство сопротивления ржавчине. Дело в том, что в «железном блеске» практически не было серы, вот почему пушка, несмотря на то, что уже более ста лет находится под открытым небом, по мнению некоторых исследователей, только слегка покрылась тончайшим слоем темного окисла (ИМХО не ясно, где этот тонкий слой был замечен, когда пушка за время своего существования многократно перекрашивалась) . 
Создание литейной формы и непосредственно сама отливка ствола по времени заняли полгода. Литая заготовка состояла из трех частей собственно пушки длиной 5480 мм с «хвостом» 229 мм, подприбыльной части высотой 685 мм и прибыли высотой 2957 мм. Для получения необходимой прочности металла в канале ствола он был оформлен в литейной форме футерованным чугунным стержнем, водоохлаждаемым изнутри. Снаружи этот стержень был облицован асбестовым шнуром и огнеупорной глиной слоем 9,5 мм. Таким образом абсолютно гарантировалась целостность стержня в процессе заливки в форму большой массы чугунного расплава и его последующего охлаждения, что исключало возможность взрыва. Металл в полость формы подводили на уровне оси цапф пушки. В течение 25 мин. в форму было залито 68240 кг чугуна (ствол + прибыль). Вода подавалась сначала в стержень, а через 10 часов после начала процесса он был извлечён из отливки, и воду пустили прямо в канал ствола. Весь процесс водоохлаждения занял 161 час. Вес отлитой болванки составил 62751 кг./3831 пуд. Благодаря интенсивному охлаждению поверхностных слоев чугуна в канале ствола их прочность составила 30 кг/мм2, тогда как периферийные слои имели прочность в среднем 10 кг/мм2. Таким вот образом в конце января 1869 г. на Мотовилихе было успешно отлито 20-дюймовое орудие.  
Отливка подвергалась существенной ме¬ханической обработке, от нее была отрезана прибыль, обработаны наружная поверхность, цапфы и канал ствола, просверлено отверстие запала. В марте завод рассверлил канал до 508 мм (при отливке канал имел диаметр 457 мм). На все эти операции ушло 3,5 месяца, и к маю чугунное орудие весом 43.8 т (2676 пудов), длиной 5,5 м (18 футов) было готово к испытаниям.  
Башенный 20-дм станок был спроектирован Ф.В.Пестичем, изготовлен на Камско-Воткинском заводе (ныне ОАО «Воткинский завод») и доставлен в Пермь. На нём орудие по всей видимости и испытывалось. 
Станины станка из коробчатого листового железа, соединены между собой поперечными подушками и донной железной доской. Подъёмный винт проходит через винград, для действий винтом достаточно одного человека. Компрессор механический. Длина отката 2133 мм, но при сильном сжатии компрессора 1220 мм. Брюк нужен только затем, чтобы стрелять при недожатом компрессоре. Для наката станка есть система зубчатых колёс. Станок постоянно находится на 4-х катках (т.е. эксцентриков нет). 
На правой станине станка имелся железный кран. Время подъёма снаряда – 2 минуты (2 человека). 
Платформа станка состояла из 2-х железных квадратных рельсов (сторона квадрата – 127 мм), уложенных на прочном основании. На испытаниях платформу со станком не поворачивали, поворотного механизма не было.  
«Пороховые испытания» пушки, на которых присутствовал начальник артиллерийской части Кронштадтского порта генерал-майор Ф. В. Пестич, были начаты на берегу Камы 16 августа 1869 года. Руководил испытаниями полковник Максимов. Они продолжались до 12.09.1869 г. Стреляли через Каму (ширина реки здесь от 0,8 до 1 км). Была испытана прочность орудия, оптимизирован вес порохового заряда. При этом заряд последовательно увеличивали до 120 килограммов чёрного пороха. По другим данным 251 выстрел был сделан наибольшим зарядом в 60 кг (130 фунтов) призматического пороха. В качестве боевого был установлен заряд в 53 кг. (53,2 кг плотность 1,69). По другим данным в качестве оптимального был выбран заряд в 60 кг, а вес снаряда – 508 кг. В этом случае давление внутри орудия достигало 1500 атм., а снаряд имел начальную скорость, равную 340-345 м/сек. При испытаниях Пермской царь-пушки всего сделано 314 выстрелов, в том числе один холостой и 313 ядрами и бомбами разных систем. По другим данным испытывалось орудие пустотелыми ядрами обыкновенного чугуна весом 459 кг. (448 кг.?), которые также изготавливались на Пермском заводе. Дальность стрельбы при угле возвышения 30 составляла до 1,2 километра (1280 м). Дальность стрельбы при угле возвышения 5,250 определена не была, т.к. ядра падали в густом лесу.  
Заряжение пушки осуществлялось с дульной части ствола строго последовательно. Сначала закладывали пороховой заряд, а затем ядро. Эта операция производилась при помощи специального крана с захватом для подъема снаряда.  В обрез дула были встроены особые крюки, к которым прикрепляли лоток. Ядро бралось захватом и по команде при помощи крана поднималось к жерлу орудия, клалось на лоток и  с помощью ручного досылателя вкатывалось в канал ствола.   
По окончании испытаний орудие не имело никаких видимых повреждений, за исключением небольшого выгорания в канале ствола у запального отверстия. Тщательные измерения показали, что после 314 выстрелов увеличение размеров канала ствола не превысило 0,127 мм. У стального ядра баллистические данные должны были быть лучше, но до его испытаний дело не дошло в связи с принятием на вооружение системы крупповских нарезных орудий образца 1867 г.  
Вот как описывается процесс исследования канала ствола после испытаний подобных 15-дюймовых пушек в одном из источников: «Производство 381-мм пушек системы Родмана (имеется в виду способ литья орудий – PXL) с готовым каналом [ствола] и водяным охлаждением предполагалось начать на Олонецких заводах. Однако подготовка заняла слишком много времени, и лишь 27 июня 1865 года на берегу Онежского озера начались испытания первого орудия. После каждого 25-го выстрела тщательно осматривали канал ствола и специальной мастикой снимали слепок с запального отверстия. Для этого одному из номеров орудийной прислуги приходилось влезать в ствол, затем его, как снаряд, проталкивали прибойником до дна канала. После того, как он делал слепок, его вытаскивали из пушки веревками, которые заранее привязывали к ногам артиллериста. Только после 500-го выстрела на нижней части запального отверстия появились повреждении». 
Газета «Пермские губернские ведомости» в сентябре 1869 г так описывала испытания мотовилихинского орудия-монстра: «В субботу, начиная с полудня, можно было заметить многих пешеходов и ехавших в экипажах, которые спешили в Мотовилиху. Все, казалось, желали прибыть туда к какому-то урочному часу, чтобы увидеть что-то необыкновенное. И действительно, в 2 часа дня назначено начало проб пушки огромных размеров, отлитой на чугунолитейном заводе. Близ Мотовилихинского завода, на некотором расстоянии от берега Камы, устроено особое здание — просторное помещение, одна стена которого, обращенная к Каме, открыта, а другие три и потолок из прочных толстых бревен, схваченных металлическими скобами, снаружи обсыпаны землей. Таким образом, все здание представляется снаружи огромным земляным курганом, В середине этого громоздкого здания, в массивном станке, покоящемся на прочном помосте, возвышается пушка-гигант. Приблизительно вес пушки полагают 2800 пудов. Но, может быть, в ней будут и все 3000 пудов. Она находилась в отделке 4 месяца и стоит теперь с расходами на устройство всех приспособлений около 23 000 рублей. Но последующие за ней пушки будут гораздо дешевле—около 7000 рублей. Эта пушка, равно как и подобные ей, предолагается для флота, для мониторов, по две на каждый. Производимыми опытами пока еще только определяется настоящий заряд. В субботу стреляли зарядом 3 пуда и получили такой результат: скорость ядра—около 1100 футов, давление газов—около 1900 атмосфер. Нужно видеть, как вздымает ядро противоположный берег Камы, чтобы понять и быстроту полета, и силу удара!».  
А вот что писал об испытаниях пермских пушек свидетель событий, знаменитый писатель Михаил Андреевич Осоргин: …На том, на городском берегу от города четыре версты, был пушечный завод. Пробуя новые орудия, стреляли не снарядами (да снарядов, кажется, тогда еще и не было, в девяностые годы), а ядрами. Стреляли через Каму, в леса, где на несколько верст  вглубь были сшиблены деревья и вырыты ядрами глубокие рвы. Ходить в тех местах не полагалось. Да и некому было, paзве по воскресеньям, когда завод молчал, а через реку малыми паучками плыли на лодках люди из города и с завода на закамскую погулянку. Бывали недолеты: ядро попадало в воду, и подымался фонтан брызг и пара. Ни пушек, ни людей за далью на том берегу: только по дыму от залпов знаешь, откуда стреляют…  Река гудела, воздух дрожал, и настроение рождалось военное». М. Осоргин, «Кама»  
Таким образом, проведённые испытания к чести Пермского завода показали отличное качество отливки. Вызывала опасения лишь огромная отдача орудия на станок. Несмотря на огромную мощь, само орудие оказалось всего на 7-8 т. тяжелее изготавливавшихся в то время в Англии самых больших корабельных орудий. Пермский чугунолитейный завод начал подготовку к отливке 8 20-дюймовых стволов.  
Но в связи с появлением более совершенных нарезных казнозарядных орудий от этих планов Российский Военно-морской флот отказался.  Однако в Морском ведомстве решили, что хотя 20-дюймовка и устарела для установки на новейший по тем временам броненосец, но для береговой обороны может пригодиться. Поэтому было решено передать её в Военное ведомство, в ведении которого в те времена находились береговые крепости и, соответственно, береговая оборона. В Кронштадт на батарею Константин был доставлен станок 20-дюймовки и установлен на позиции, позволявшей вести круговой обстрел. Железной дороги до Перми тогда еще не было, поэтому орудию предстоял путь в специально построенных крепких баржах по Каме и Волге до Москвы. Затем по железной дороге «царь-пушку» со всеми предосторожностями должны были везти до Петербурга и вновь по воде до Кронштадта. Но пушке не суждено было попасть и в Кронштадт: по приказу  Военного ведомства гигант был возвращен с дороги в Пермь.  
Связано это с тем обстоятельством, что инженер-изобретатель Павел Матвеевич Обухов из Златоуста разработал технологию получения высокопрочной пушечной стали. Основав завод в Санкт-Петербурге, он начал производство более легких стальных нарезных орудий, которые заряжались с казенной части. Кроме того, крупнокалиберные стальные нарезные казнозарядные орудия уже в то время заказывались в Пруссии у известной фирмы Альфреда Круппа. Сразу потерявшая какое бы то ни было военное значение,  пермская пушка оказалось не нужной и для береговой обороны. Таким образом, это орудие не было принято на вооружение Русской армии, так и оставшись фактически опытным образцом. 
Решением императора Александра II 20-дюймовка была сохранена в Перми, как историческая реликвия. Модель Пермской царь-пушки в натуральную величину была выставлена перед павильоном России на Всемирной выставке в Вене в 1873 году.  
До 1989 года пермская «Царь-пушка» простояла около проходных  завода  имени Ленина. Её снимки периодически появлялись в книгах и фотоальбомах о Перми. 
В 1989 году 20-дюймовое орудие вместе с декоративным основанием было перемещено на площадку рядом с заводским музеем, где и находится сейчас. 
Известный журналист Лев Вяткин был в 1989 г. в Перми и предложил перенести «царь-пушку» в центр города. НО его идею городское руководство не поддержало. Видимо, были у начальства другие заботы. 
Как вспоминает Вяткин, кто-то из инженеров Мотовилихи предложил «пальнуть» во славу русского оружия и запечатлеть сей славный момент на кинопленке, но на сие действо потребовалось разрешение высокопоставленного чиновника, а тот в духе старых традиций русской бюрократии посчитал, что выстрел из такого гиганта может оказаться слишком громким. Короче, стрелять запретили... 
И ещё хорошо написал Лев в своей заметке: «Историческая связь времен вновь состоялась, неся россиянам восхищение, восторг и радость. И стоит теперь в Перми уральская «царь-пушка» как одно из чудес позапрошлого века, как дело рук русских литейных мастеров, и по ней карабкаются шумливые ребятишки, которые сумеют когда-нибудь стрельнуть из нее, не взирая  на «высокие» запреты…»!  
Характеристики 20-дюймового корабельного орудия: 
длина ствола — ок.4,9 м/9,6 клб;  
калибр — 20 дюймов (508 мм); 
длина канала - 8,75 клб;  
толщина стен орудия, у дула — 180 мм; в казенной части — 450 мм;  
вес только ствола — 2750 пудов (45,045 т), что больше общего веса московской Царь-пушки, составляющего 2400 пудов (39312 кг);  
вес ядра — 30 пудов (459 кг);  
диаметр ядра - 19,45” (504,2 мм); 
диаметр пустоты внутри ядра – 152 мм (оно завинчивается винтом) 
вес порохового заряда — 4 пуда (53,2 кг.); 
начальная  скорость - средняя на расстоянии 47м от дула 341 м/сек. 
угол ВН станка  -4,75;+6 град; 
максимальная длина отката –2130 мм 
вес лафета - ок. 400 пудов/6550 кг.