Назначение, устройство и действие кумулятивных и бронебойно-подкалиберных снарядов
Кумулятивные снаряды предназначаются для стрельбы прямой наводкой по танкам и другим бронированным целям. Особенностью кумулятивных снарядов является то, что пробитие брони они осуществляют не за счет большой кинетической энергии удара корпуса снаряда в броню и своей высокой прочности, а за счет эффективного использования энергии взрывчатого вещества кумулятивного заряда, ее сосредоточения (кумуляции) и обеспечения направленного действия. Это дает возможность применять их для борьбы с танками из орудий с небольшой начальной скоростью снаряда. Основными требованиями, которые предъявляются к кумулятивным снарядам, являются могущество бронебойного действия и высокая кучность боя. Могущество бронебойного действия главным образом зависит от конструкции кумулятивного заряда и от мощности взрывчатого вещества.
По стабилизации на полете кумулятивные снаряды подразделяются на вращающиеся и невращающиеся.
Отрицательное влияние на кумулятивное действие оказывает вращение снаряда, в связи с чем наиболее эффективной является стрельба из гладкоствольных орудий или нарезного орудия, но с подвижными ведущими поясками на корпусе снаряда или со стабилизаторами полета (оперение снаряда), препятствующими вращению.
Кумулятивные снаряды поражают бронированные цели ударным действием высокоскоростной кумулятивной струи (скорость до 104 м/с). Применяются кумулятивные снаряды двух видов: вращающиеся к нарезным орудиям и оперенные к гладкоствольным и нарезным орудиям. Эти снаряды наряду с бронебойным эффектом обладают еще неплохим осколочным действием по цели перед наружной поверхностью брони, поэтому некоторые из них называются кумулятивно-осколочными снарядами.
Основной частью кумулятивного снаряда является кумулятивный узел, включающий прессованные шашки мощного бризантного ВВ (типа A-IX-1) с конусообразной выемкой, закрытой медью или стальной облицовкой, и капсюль-детонатор, расположенный в донной части узла. Снаряды комплектуются малоинерционными во времени головными взрывателями контактного действия. Для защиты облицовки от детонационного импульса взрывателя впереди кумулятивного узла помещается предохранитель с центральным отверстием.
Для снарядов, у которых капсюль-детонатор является общим для взрывателя и кумулятивного узла, предохранитель отсутствует. Привинтная головка с очком под взрыватель обеспечивает снаряжение снаряда прессованными шашками ВВ. При ударе по преграде детонационный импульс от взрывателя, проходя через отверстие в предохранителе и канал центральной втулки, вызывает детонацию капсюля-детонатора и разрывного заряда ВВ кумулятивного узла. Быстрое распространение детонационной волны (скорость детонации свыше 7 • 103 м/с) от донной к головной части кумулятивного узла вызывает высокоскоростное обжатие облицовки (схлопыва- ние) в направлении ее оси. Частицы облицовки и продуктов детонации, двигаясь под углом к ее оси, сталкиваются, увеличивая свою скорость, и образуют кумулятивную струю, которая движется вдоль оси выемки. Обладая скоростью до 104 м/с и малым диаметром (около dBOp/5), кумулятивная струя создает давление до 10й Н/м2, что более чем на порядок превышает предел текучести материалов преграды. По оси действия струи происходит вымывание материала преграды (в обратном направлении) и образуется пробоина. Забро- невое действие обеспечивается элементами струи, осколками тыльной стороны преграды и детонационной волной.
Эффективность действия кумулятивной струи заметно снижается при больших скоростях вращения снарядов вследствие деформации и разрыва струи от действия центробежной силы. В связи с этим оперенные снаряды существенно эффективнее вращающихся кумулятивных снарядов.
Одним из важных достоинств кумулятивных снарядов является относительно слабая зависимость эффективности их действия от дальности стрельбы, что позволяет применять орудия с невысокими скоростями снарядов (гаубицы, РСЗО, минометы, безоткатные орудия) для борьбы с бронированными целями. Недостатком этих снарядов является малоэффективное действие по экранированной броне (экран при колебаниях нарушает сплошность струи), многослойной и активной (со слоем ВВ) броне.
Вращающиеся кумулятивные снаряды (рис. 25.38) состоят из: корпуса 1 с привинтной головкой 2, кумулятивного заряда 3 и трассирующего устройства 4. Корпус изготавливается из стали. В дне корпуса располагается нарезное гнездо, в которое ввинчивается трассирующее устройство. Привинтная головка оживальной формы внутри полая, в верхней части имеет очко под головной взрыватель 5.
Кумулятивный заряд является основной частью снаряда, непосредственно обеспечивающей поражение цели. Он состоит из разрывного заряда, металлической облицовки, центральной трубки, капсюля-детонатора с детонатором и предохранительного корпуса. Разрывной заряд в верхней части имеет кумулятивную выемку, обеспечивающую концентрацию энергии взрыва. Форма кумулятивной выемки может быть различная. Наиболее распространенная форма — коническая. По оси заряд имеет сквозное отверстие, соединя-
Рис. 25.38. Вращающийся кумулятивный снаряд:
- 1 — стальной корпус; 2 — привинтная головка; 3 — кумулятивный заряд;
- 4 — трассирующее устройство; 5 — головной взрыватель
Облицовка предназначается для образования металлической кумулятивной струи, изготавливается из малоуглеродистой стали или меди.
Центральная трубка предохраняет разрывной заряд от его разрушения и обеспечивает однообразие передачи взрывного импульса от головного взрывателя к капсюлю-детонатору, расположенному в нижней части заряда.
Предохранительный конус предназначается для предохранения облицовки от разрушения при действии взрывателя и внутренней полости кумулятивного заряда от попадания в нее посторонних предметов.
Невращающиеся кумулятивные снаряды (рис. 25.39) применяются для стрельбы из нарезных и гладкоствольных орудий. Снаряды, применяемые для стрельбы из нарезной артиллерии, имеют недальнобойную форму и состоят из корпуса 11 с привинтной головкой 13, головного взрывателя 14, кумулятивного заряда 10, кумулятивной воронки 9, предохранительного конуса 12, детонатора 7, центрирующего утолщения 8 и стабилизирующего устройства 1 с трассером 2. Устройство корпуса с привинтной головкой и кумулятивного заряда принципиально не отличаются от ранее рассмотренных вращающихся снарядов.
Рис. 25.39. Невращающийся кумулятивный снаряд:
- 1 — стабилизирующее устройство; 2 — трассер; 3 — перья стабилизатора;
- 4 — обжимное кольцо; 5 — корпус стабилизирующего устройства;
- 6 — обтюрирующее кольцо; 7 — детонатор; 8 — центрирующее утолщение;
- 9 — кумулятивная воронка; 10 — кумулятивный заряд;
- 11 — корпус; 12 — предохранительный конус; 13 — привинтная головка;
- 14 — головной взрыватель
Обтюрация пороховых газов обеспечивается медным пояском 6, расположенным на плавающем кольце. При выстреле медный поясок, врезаясь в нарезы канала ствола, вместе с кольцом свободно проворачивается относительно корпуса снаряда. Некоторое проворачивание в канале ствола орудия снаряд получает за счет трения, возникающего между кольцом и корпусом.
Стабилизирующее устройство обеспечивает устойчивость снаряда на полете и состоит из корпуса 5 и перьев 3, раскрывающихся при вылете снаряда за дульный срез. Раскрывание перьев происходит под действием центробежной силы и силы сопротивления воздуха.
Действие кумулятивных снарядов складывается из пробития брони и поражающего действия за броней.
Пробитие брони осуществляется направленным действием энергии взрыва разрывного заряда. При встрече кумулятивного снаряда с броней срабатывает взрыватель мгновенного действия, от которого взрывной импульс передается капсюлю-детонатору и детонатору, расположенным в донной части заряда. При этом происходит одновременно детонация разрывного заряда и разрушение головной части снаряда. Кумулятивная выемка своим основанием приближается к броне. Продукты детонации, обладая большой энергией, воздействуют на металлическую облицовку, резко сжимая ее, в результате чего металл начинает течь, образуя кумулятивную струю, в которой сосредоточивается около 10—20 % металла облицовки. Остальной металл облицовки, обжимаясь, образует пест. Из-за большой скорости обжатия металлическая струя нагревается до температуры 200—600 °С и сохраняет все металлические свойства. Перемещаясь в направлении брони со скоростью в вершине до 10—15 км/с, кумулятивная струя, ударяясь в броню, создает на ее поверхности удельное давление до 2 000 000 атм. При этом броня разрушается: ее металл выжимается в сторону и наружу. Поражающее действие за броней обеспечивается совместным действием металлической кумулятивной струи, частицами металла брони и продуктами детонации разрывного заряда.
Вращающиеся кумулятивные снаряды пробивают броню толщиной до 2 калибров, а невращающиеся — до 4 калибров.
Бронебойно-подкалиберные снаряды. О подкалиберных артиллерийских снарядах впервые упоминается в «извлечениях из журналов Артиллерийского комитета» за 1912 г., где приведено сообщение «об орудии», изобретенном отставным фельдфебелем Назаровым.
Сущность изобретения заключалась в том, что «для увеличения силы, действующей на снаряд», использовалась комбинированная конструкция, состоящая из поддона, диаметр которого равен калибру орудия, и снаряда меньшего калибра с радиальными выступами для центрирования его в канале ствола. От снаряда, вылетевшего за дульный срез ствола, поддон должен был отделиться под действием сопротивления воздуха, а сам снаряд, имея меньшую площадь поперечного сечения, достичь большей дальности полета.
В Советском Союзе впервые подкалиберный снаряд был разработан и принят на вооружение в 1938 г. для 20-мм авиационной пушки, а для артиллерийских орудий — в Великую Отечественную войну.
Нигде и никогда немецкие захватчики не несли таких огромных потерь в танках, как в войне против Советского Союза. Уже к концу 1941 г. они стали увеличивать толщину брони и улучшать ее качество. К весне 1942 г. лобовая броня немецких танков достигала (40—60) мм. Следовало ожидать, что гитлеровцы начнут применять новые, более мощные танки. В связи с этим Главное артиллерийское управление в конце января 1942 г. поручило И. С. Бурмистрову (впоследствии дважды лауреату Государственной премии) организовать конструкторскую группу и немедленно приступить к разработке подкалиберных бронебойно-трассирующих снарядов. 1 февраля 1942 г. конструкторская группа приступила к созданию снаряда к 45-мм ПТП обр. 1932 и 1937 гг. Разрабатывались одновременно 2 варианта снарядов: обтекаемой и катушечной формы.
Несмотря на то что для изготовления новых снарядов потребовалось специальное технологическое оборудование и режущий инструмент, завод, которому был дан заказ, выполнил его в течение 15 дней.
При испытании предпочтительней оказались снаряды обтекаемой формы, однако снаряды катушечной формы были проще в изготовлении и решением Государственного Комитета Обороны 1 апреля 1942 г. 45 мм снаряд катушечной формы был принят на вооружение. В апреле — мае 1943 г. были приняты на вооружение 76 и 57 мм подкалиберные снаряды.
Подкалиберный вращающийся снаряд как катушечной, так и обтекаемой формы (рис. 25.40) включает: сердечник — 3, корпус (поддон) — 2, баллистический наконечник — 1 и трассер — 4.
Рис. 25.40. Бронебойные подкалиберные снаряды:
а — катушечной и б — обтекаемой формы: 1 — баллистический наконечник; 2 — корпус (поддон); 3 — сердечник; 4 — трассер
Сердечник является активной бронебойной частью снаряда, диаметр которого приблизительно в 2,5 раза меньше, чем снаряд (поэтому снаряд был назван подкалиберным). Сердечник изготавливается из карбида вольфрама с добавлением никеля и кобальта.
Он обладает исключительно высокой прочностью, а по удельному весу в два с лишним раза превосходит сталь.
Корпус (поддон) предназначен для центрирования сердечника в канале ствола при выстреле, доставки его к цели, придания снаряду вращательного движения. Корпус изготавливается из обычной углеродной стали. Для уменьшения массы снаряда с целью придания ему большей начальной скорости в цилиндрической части корпуса делается кольцевая выточка. Баллистический наконечник придает снаряду обтекаемую форму.
Механизм действия подкалиберных снарядов заключается в следующем. При ударе снаряда о броню его несущий элемент — корпус — разрушается. Сердечник, обладая большой кинетической энергией и высокой твердостью, проникает в броню, подвергаясь при этом сильному сжатию. После пробивания брони ее осколки поражают экипаж и механизмы, а сравнительно хрупкий сердечник при резком снятии напряжения может разрушиться, увеличивая тем самым осколочное действие за броней.
Бронепробиваемость подкалиберного снаряда существенно повысилась, так как его кинетическая энергия распределилась на меньшей площади, т. е. удельная энергия удара в несколько раз больше. Концентрация энергии удара на меньшей площади и приводит к увеличению бронепробиваемости.
Недостаток рассмотренных подкалиберных снарядов — низкая поперечная нагрузка (qCH/S), вследствие чего после вылета из канала ствола они быстро теряют скорость и сохраняют высокую бронепробиваемость на ограниченных дальностях. Этот недостаток устраняется отделением поддона от активной части снаряда после вылета его из канала ствола. При этом активная часть снаряда, обладая высокой поперечной нагрузкой и хорошей аэродинамической формой, сохраняет большую скорость.
В послевоенный период продолжилась борьба между броней и снарядом. Дальнейшее совершенствование брони потребовало повышения начальной скорости снаряда. Ее можно увеличить, увеличив массу заряда. Однако это, в свою очередь, вызывает срезание ведущего пояска снаряда. Увеличение прочности ведущего пояска ведет к быстрому разрушению нарезной направляющей части канала ствола (живучесть ствола в этом случае исчисляется всего несколькими десятками выстрелов).
Поэтому вновь вернулись к стволу с гладкой направляющей частью, но вместо снаряда сферической формы (ядра) использовали снаряд продолговатой формы, устойчивость которого на полете обеспечивается за счет стабилизатора. Начальная скорость продолговатого снаряда в гладком стволе больше чем в нарезном, так как большая часть энергии метательного заряда используется на придание снаряду поступательного движения.
Как реализованы принципы устройства подкалиберного бронебойного снаряда для стрельбы из гладкоствольного орудия, можно рассмотреть на примере выстрелов 100 мм противотанковой пушки МТ-12 (рис. 25.41).
Рис. 25.41.100 мм бронебойный подкалиберный снаряд БМ2:
1 — гайка трассера; 2 — трассер; 3 — стабилизатор; 4 — стопорный винт; 5 — корпус; 6 — обтюрирующий поясок; 7 — ведущее кольцо; 8 — бронебойный наконечник; 9 — баллистический наконечник
Индекс снарядов начинается с букв БМ (БМ 1, БМ 2, ...). Снаряд БМ... включает: корпус 5, разъемное ведущее кольцо 7 с медным обтюрирующим пояском 6, стабилизатор 3 и трассер 2.
При выстреле под действием давления пороховых газов снаряд начинает движение по каналу ствола. Обтюрирующий поясок исключает прорыв пороховых газов до вылета снаряда из канала ствола. За счет наклонных отверстий в ведущем кольце снаряд получает проворот в канале ствола. На траектории вращение поддерживается за счет одностороннего скоса лопастей стабилизатора. При вылете снаряда из ствола секторы ведущего кольца под действием центробежных сил отделяются от корпуса и разлетаются под углом ±4° от направления стрельбы на дальность до 700 м. Это необходимо учитывать при боевом использовании пушки МТ-12, так как отделившиеся части ведущего кольца могут нанести поражение неукрытому личному составу и технике, расположенным в секторе их разлета.
Недостатками подкалиберных БР снарядов являются сравнительно низкое поражающее действие за броней и повышенный износ стволов из-за необходимости придания снаряду большой начальной скорости.
Вопросы и задания для самоконтроля
- 1. Каково предназначение кумулятивных снарядов и как они подразделяются по стабилизации в полете?
- 2. Какую толщину брони в калибрах пробивают вращающиеся и невра- щающиеся кумулятивные снаряды?
- 3. Назовите устройство подкалиберных бронебойных снарядов.
