Наведення гармати — процес прицілювання артилерійської одиниці, наприклад гармати, гаубиці або мортири, на землі чи на морі, проти наземної або повітряної цілі. При цьому може вестися, як прямий вогонь, при якому гармату наводять як і стрілецьку зброю, так і непрямий вогонь, при якому дані для стрільби розраховують математично і застосовують по відношенню до цілі. Термін включає в себе використання автоматичних систем наведення, наприклад, дані отримані за допомогою радара і гармати керованої комп'ютером.

При наведенні гармати ствол рухається у двох площинах: горизонтальній і вертикальній. Гармата наводиться по «траверсу» — обертається у горизонтальній площині — для наведення на ціль і по «підвищенню» — рухається у вертикальній площині – для встановлення правильної дальності до цілі.

Опис

Наведення гармати — це набір дій для вирівнювання осей гарматного ствола, щоб він вказував у потрібному напрямі. Це вирівнювання знаходиться в горизонтальній та вертикальній площинах. Наведення гармати може здійснюватися при прямій стрільбі, коли навідник бачить ціль або при непрямій стрільбі, коли ціль не видно. Наведення гармати інколи називають «підготовка гармати».

Наведення у вертикальній площині (кут підвищення) використовує дані, отримані під час випробувань або на основі досвіду. Для будь-якого типу зброї та снаряда, цей показник показує дистанцію до цілі та розмір заряду. Сюди також включено різницю у висоті між гарматою і ціллю. При непрямій стрільбі сюди також можуть включатися інші змінні.

При прямій стрільбі, наведення у горизонтальній площині це просто лінія візування до цілі, хоча наведення може враховувати вітер, а з нарізною зброєю приціли можуть компенсувати «дрейф» снаряда. При непрямій стрільбі горизонтальний кут є відносним до чогось, як правило прицільна точка гармати, хоча з сучасними електронними прицілами це може бути гіроскоп спрямований на північ.

В залежності від установки гармати, зазвичай, обирають дві траєкторії. Кут ділення між траєкторіями становить 45 градусів, він може дещо змінюватися у різних гармат. Нижче 45 градусів траєкторію називають «низьким кутом» (або нижнім регістром), вище — «високим кутом» (або верхній регістр). Різниця полягає у тому, що при нижньому куті стрільби час польоту снаряда менший, нижча вершина і більш пологий кут падіння.

Всі гармати мають лафети або установки, які підтримують механізм ствола (у деяких країнах вона має назву матеріальна частина). Перші гармати можна було наводити, рухаючи весь лафет або установку, і це тривало з важкою артилерією під час Другої світової війни. Установки можуть бути встановлені у рухомі башти на кораблях, у башти берегової оборони або танки. Приблизно з 1900 року лафети польової артилерії можна було наводити без руху коліс.

Лафет, або установка, дозволяє виставляти необхідний кут підвищення ствола. На деяких гарматах є можливість встановлювати негативний кут підвищення, тобто рухати ствол у вертикальній площині нижче горизонту. Деякі гармати вимагають майже горизонтального підвищення для заряджання. Важливою здатністю будь-якого механізму підвищення є протидія вазі ствола, який тягне важчий кінець донизу. Цьому значною мірою допомагає наявність цапф у центрі тяжіння, хоча можна використовувати механізм противаги. Це також означає, що підйомний механізм повинен бути достатньо міцним, щоб протистояти значному зниженню тиску, але, щоб мати можливість легко наводити гармату.

До появи противідкотних пристроїв, які були винайдені наприкінці XIX століття і інтегрованих у лафети або установки, гармати рухалися назад після пострілу і тому їх потрібно було накатувати вперед перед заряджанням. Проте, у мортир, де сили відкоту уходили напряму у землю (або воду, при установці на кораблі), не завжди потребували подібного руху. З впровадженням противідкотних систем у польову артилерію, на лафеті з'явився супорт для обертання, спочатку таке «наведення» становило кілька градусів, скоро з'явилася можливість повного обертання, зазвичай для зенітних гармат. Поява противідкатних систем стала визначним етапом у розвитку артилерії.

Історія

Передісторія

Ранні гармати заряджалися з дула. Зазвичай вони являли собою прості металеві стволи, які перевозили у возах, а для стрільби їх встановлювали на землю, потім їх встановлювали на дерев'яні рами та ложа. Горизонтальне наведення на ціль було на око, а вертикальне наведення здійснювалося за допомогою підвищення ствола за допомогою клина або викопування ями під протилежним кінцем стволаHogg pp. 97 — 98.

Лафети з'явилися у XV столітті. Стандартним для польових гармат стали два великих колеса, вільна вісь та хобот лафета. Ствол у дерев'яній люльці з цапфами встановлювався на лафеті. З покращенням технологій, цапфи стали частиною ствола, а люльку було прибрано. Тим не менш вони були відносно великими і важкимиHogg pp. 98 — 99.

Для горизонтального наведення рухали хобот лафета. Щоб досягти необхідного кута підвищення, використовувались різні механізми. Серед простих були клини, які забивали між казенником і хоботом лафета, але для підтримки затвора і створення більших кутів підвищення використовували дерев'яні квадранти або прості риштування, змонтовані на хоботі лафета. Також для підвищення з початку XVI століття використовували гвинтові пристрої Hogg illus. 6, 8, 9 and 11.

Проте, морські та деякі фортечні лафети і установки розвивалися по-різному. Польова мобільність тут не була потрібна, тому великі колеса і хоботи для лафетів були непотрібні. Висота під палубами була низькою. Це призвело до появи компактних лафетів на чотирьох маленьких колесах. Звісно, наведення у горизонтальній площині під великими кутами було ускладнено, але таке було не потрібне при бортовій стрільбі. Проте, у фортеці потрібні були ширші кути наведення. Одним з рішень була поява платформ і ковзних установок. Широкий траверс був корисним на деяких корабельних гарматах.

Наведення вимагає прицілів. У спрощеному вигляді це було просте наведення гармати у правильному напрямі. Однак з'явилися різні допоміжні засоби. Горизонтальне наведення передбачає наведення шляхом спостереження вздовж стволу, такі прицільні пристрої складалися з виїмки, зробленої на кільці на казенній частині ствола і «жолудя» на кільці навколо дула. Деколи такі прицільні пристрої використовувалися у XIX століттіHogg pp. 239—240.

Відстань з пласкою траєкторією має назву «порожня точка». Хоча, для деяких цілей достатньо порожньої точки, польова артилерія (мобільна або статична) та гармати у фортецях потребували більшу відстань. Це потребує створення шляхів вимірювання кутів підвищення і відоме як відношення між кутом підвищенням та відстанню.

Ранні механічні пристрої наведення

Першим задокументованим пристроєм для вимірювання підвищення став винахід артилерійського квадранта  Нікколо Тартальї приблизно у 1545. Цей пристрій мав два важелі під прямим кутом, з'єднаних дугою, позначеною кутовими градаціями. Один важіль було встановлено на дулі і висок, підвішений до дуги з вказівками кута підвищення. Це призвело до численних розрахунків, пов'язаних з кутом підвищення до відстані.

Проблема була в тому, що ці розрахунки робили, як тепер прийнято казати за траєкторією «у вакуумі» — вони не враховували тиск повітря на снаряд. Необхідно було провести випробування дальності і точності для визначення фактичної залежності відстані від кута підвищення.Hogg pp. 238—239 Практичні випробування були проведені Вільямом Елдером, майстром-стрільцем замку Дувр, під час випробувань у 1613, 1617 та 1622. Він використав велику кількість гармат, в тому числі кулеврини, напів-кулеврини, фальконети та Сакер. За результатами випробувань, він створив таблицю відстаней для підвищення до 10 градусів для кожного типу гармат зі стандартним метальним зарядомHogg pp. 75, 273.

Проблема, яка впливала на наведення гармати, полягала у зовнішній формі ствола. Це впливало на підвищення гармати коли вона наводилася за допомогою прицілу на стволі. На початку XVII століття для компенсації цього були створені «розділені приціли». Приціл становив собою шматочок металу, який розташовували на дулі для створення лінії прицілювання на осі, яка була паралельною стволу. Іншою методикою було вимірювання глибини ствола через запальний отвір та дуло, для визначення різниці, яку треба компенсувати через вужчий до одного кінця ствол.

Балістичний маятник було винайдено у 1742 англійським математиком Бенджаміном Робінсом і опубліковано у його книзі Нові принципи стрільби, яка стала революцією у науці балістики, оскільки він вперше точно визначив швидкість кулі.

Робінс використав балістичний маятник для вимірювання швидкості снаряда двома шляхами. Перший полягав у тому, що пістолет прикріпляли до маятника і вимірювали відбій. Оскільки імпульс пістолета дорівнював імпульсу відбою та оскільки снаряд (в експериментах) мав вагу більшу за відбій, швидкість кулі була приблизною. Другий, і точніший метод, полягав у прямому вимірюванні імпульсу кулі при стрільбі у маятник. Робінс експериментував з мушкетними круглими кулями вагою в одну унцію (30 г), у той час як його сучасники використовували гарматні ядра вагою від одного до трьох фунтів (від 0,5 до 1,4 кг).

Перша система, у якій витіснявся балістичний маятник з прямим замірюванням швидкості снаряду, була винайдена у 1808, під час наполеонівських війн та представляв собою вал з двома паперовими дисками який швидко обертався; кулею стріляли через диски паралельно до валу, а кутова різниця у точках удару вказувала час, який сплинув при проходженні відстані між двома дисками. Пряме електромеханічне годинникове вимірювання  з'явилося у 1840, з пружинним годинниковим механізмом, який запускався і зупинявся електромагнітами, які спрацьовували при проходженні через дві сітки з дротів, вказуючи час проходження відстані.

Прямі приціли були представлені у 19-му столітті. Вони були представлені заднім прицілом з так званим «жолудем» або схожим переднім прицілом на дулі. Прямий приціл був встановлений на кронштейні поруч або на затворі, окуляр (отвір або паз) був на верху вертикальної планки, який рухався вниз і догори на кронштейні. Планка мала позначки у ярдах або градусах. Цей приціл для прямої стрільби допомагав наводити гармату на ціль, рухаючи хобот лафета у горизонтальній площині і піднімаючи або опускаючи ствол у вертикальній площині. Наприкінці 19-го століття прості відкриті прямі приціли були замінені на оптичні телескопічні приціли на установках з шкалою підвищення і гвинт вирівняний по осі стволу.Hogg pp. 240—241

Сучасне наведення

Нарізна та казнозарядна артилерія з'явилася у середині XIX століття, зокрема гармати розробки Вільяма Армстронга, гармати якого почали встановлювати на кораблі Королівського флоту з 1850-х років.Bellamy pg 13

Важливим проривом у мистецтві наведення гармат стала поява першого механізму відкоту. Відбій стволу абсорбувався гідравлічними циліндрами, а потім ствол повертався на своє місце пружиною, яка зберігала деяку енергію відкоту.Bellamy pg. 23 Це означало, що гармата після пострілу залишалася на місці.

Перший прототип з використанням цієї конструкції було побудовано у 1872 російським інженером В. С. Барановським. Його 2,5-дюймова швидкострільна гармата мала також гвинтовий затвор, самозводний механізм і стріляла унітарними снарядами. Противідкотний пристрій знаходився у люльці гармати.

Незважаючи на всі спроби, розвиток та поширення ця система не отримала до появи французької 75 мм гармати у 1897, після чого ця система відкоту стала використовуватися усюди. Гарматний ствол ковзав назад на роликах, штовхаючи поршень у заповнений мастилом циліндр. Ця дія поглинала відбій поступово через зростання внутрішнього тиску повітря та, наприкінці відбою, створювала сильний, але зменшений зворотній тиск, який повертав ствол у вихідне положення. У цей час бездимний порох замінив димний порох як стандартного метального заряду.