Бронепробивающие наконечники морских снарядов 1893–1911
Поговорив о методиках испытаний отечественных снарядов, переходим к бронепробивающим наконечникам.
Вполне очевидно, что бронепробивные качества снарядов повышаются в результате упрочнения его корпуса за счет применения высокосортной стали и специальной термической обработки. Однако в XIX веке выяснилось, что есть и другой способ повышения эффективности преодоления брони.
Появление бронебойных наконечников в Российском императорском флоте
В России идею бронебойного наконечника измыслил и предложил адмирал Степан Осипович Макаров в начале 1890-х годов. Можно спорить, был ли он первооткрывателем, или же таковой наконечник был придумал ранее где-то еще, но в рамках данной статьи это совершенно несущественно. Зато очень важно понимать, что в те годы физика процесса преодоления брони снарядом была еще совершенно не изучена. То есть видно было, что наконечник позволяет усилить бронепробивное действие снаряда, но никто не понимал почему.
В России сначала пытались объяснить усиление бронепробития тем, что наконечник как бы смягчает напряжение при ударе, что способствует сохранению целостности головной части снаряда. Соответственно, первые эксперименты проводились с бронепробивающими наконечниками, выполненными из мягкого металла. Однако же наши оружейники, считавшие бронебойный снаряд главным оружием кораблей, не остановились на достигнутом и много экспериментировали с наконечниками разной формы, выполненными из разных металлов. Выяснилось, что наконечники из твердой стали обеспечивает снарядам лучшую бронепробиваемость, нежели «мягкометаллические».
Теорию под этот факт подвели такую: задача наконечника заключается в том, чтобы разрушить цементированный слой брони, при этом он и сам разрушится. Но тем самым наконечник проложит дорогу снаряду, к тому же его обломки обожмут головную часть снаряда, предохраняя ее от разрушения в первые моменты удара о броню. К такой гипотезе наши оружейники пришли по результатам опытных стрельб, в ходе которых выявилось, что бронепробивающий наконечник твердой стали практически всегда разрушался при ударе, и осколки его обычно находят перед плитой, а не позади нее. Кроме того, эта гипотеза неплохо объясняла факт, что бронебойный наконечник был полезен только для преодоления поверхностно-упрочненной брони, а при стрельбе по нецементированной бронеплите никакого эффекта не давал.
Как я уже писал ранее, среди отечественных 12-дюймовых снарядов впервые бронепробивающий наконечник появился на 305-мм боеприпасе обр. 1900 года, но фактически такие снаряды не поспели даже и к Цусимскому сражению. Только часть 152-мм снарядов кораблей эскадры З. П. Рожественского имели бронепробивающие наконечники. И, к сожалению, доступные мне источники не дают ответа на вопрос, были ли первые серийные бронепробивающие наконечники «мягкометаллическими», или же в серию сразу пошли наконечники из твердой стали.
Профессор Е. А. Беркалов в своем труде «Проектирование морских артиллерийских снарядов» указывает, что в России перешли на наконечники из прочной стали, близкой по своим качествам к той, из которой, собственно, делались сами снаряды очень быстро и раньше, чем остальные державы. Увы, это все, чем я располагаю на данный момент.
Что же до формы бронепробивающего наконечника, то она в Российском императорском флоте была принята остроконечной, то есть, глядя на силуэт снаряда со стороны, неопытный человек может и вовсе не понять, что снаряд с наконечником.
В таком виде бронепробивающие наконечники просуществовали в Российском императорском флоте до появления снарядов обр. 1911 года, к которым мы вернемся чуть позже.
Бронепробивающие наконечники в США и иностранных флотах
Весьма интересны рассуждения г-на Cleland Davis, опубликованные в журнале United States Naval Institute за 1897 год, в части положения дел с бронепробивающими колпачками в США. Основные постулаты я приведу ниже.
Артиллерийский департамент США много экспериментировал с разного рода бронепробивающими колпачками (так в переводе статьи, данном «Морским сборником» № 1 за 1898 год), пока не остановился на одном из вариантов, каковой и был распространен на все имеющиеся снаряды. Колпачок этот представлял собой цилиндрический кусок мягкой стали, диаметром в половину калибра снаряда. В нижней части бронепробивающего колпачка сделано углубление по форме вершины снаряда на глубину в 2/3 его длины – собственно, этим углублением колпачок и надевался на снаряд. При этом на внутренней поверхности колпачка, прилегающей к снаряду, сделана была неглубокая выемка 0,03 дюйма (около 0,76 мм), которая содержала смазывающий материал.
Cleland Davis описывает наконечник цилиндрической формы, но на рисунке мы видим несколько иную форму. Впрочем, если смотреть на фотографии американских снарядов, то форма наконечника действительно близка к цилиндру и уж точно не выглядит остроконечной.
Интересно, что, со слов Cleland Davis, в США также никто не понимал толком, как работает данный наконечник. Согласно полученному г. Johnson патенту, действие колпачка заключалось в том, что он, охватывая вершину снаряда, упрочняет снаряд за счет роста сопротивления его боковому отклонению и продольному сжатию. Другие же думали, что все дело в том, что бронепробивающий колпачок выступает эдаким буфером между снарядом и броней, ослабляя воздействие при ударе на корпус снаряда – то есть имела хождение та же версия, что в России по отношению к наконечникам из мягкой стали.
Однако же Cleland Davis рассматривал обе версии как не вполне достоверные и склонялся к объяснению, каковым обосновывалось действие бронепробивающих наконечников твердой стали в России. Суть его заключалась в том, что такой наконечник делает «ложбину в плите», то есть повреждает цементированный слой, облегчая тем самым прохождение бронебойного снаряда сквозь плиту. При этом Cleland Davis полагал, что смазка может играть значительную роль, помогая движению снаряда в броне.
В целом же Cleland Davis дал следующие выводы, сделанные им по результатам испытаний бронепробивающих наконечников стрельбой:
1. Снаряд, оснащенный сплошным колпаком окончательно принятой формы, но без смазки, оказался лучше снаряда без колпака.
2. Наконечник в форме простого цилиндра с толстыми стенками одинаков по действию со сплошным колпаком, если оба они используются без смазки.
3. Тонкостенный колпачок со смазкой не дает никакого эффекта.
4. Наилучший результат – толстостенный или сплошной наконечник, выполненный из мягкой стали, со смазкой.
В целом же влияние бронепробиваемости американских бронепробивающих колпачков отлично описывают нижеследующие таблицы. Первая из них демонстрирует скорости, на которых по нормам американского флота снаряды указанного калибра пробивают броню той или иной толщины. Вторая – то же самое, но с колпачком, а третья – сравнительную бронепробиваемость снарядов, оснащенных и не оснащенных бронепробивающими колпачками, для разных дистанций.
Из таблиц мы видим, что, например, при стрельбе 12-дм снарядом по плите толщиной 305 мм американский мягкометаллический наконечник позволял снизить скорость снаряда на броне на 8,37 %.
Были ли наши бронепробивные наконечники лучше американских, представленных I. G. Johnson?
Профессор Е. А. Беркалов указывает, что «в наших снарядах снарядов обр. 1911 г., также, как и в большинстве снарядов иностранных, применялся остроконечный наконечник… В немецких опытных снарядах Круппа и английских Гатфильда применялся наконечник цилиндрической формы, давший, по сведениям, преимущество перед остроконечным, объясняющееся, по-видимому, большей площадью работы наконечника в момент удара. Но снаряд с подобным наконечником получает форму не удовлетворительную в баллистическом отношении и в действительных условиях, вследствие большей потери на полете снарядом скорости может оказаться хуже остроконечного».
Однако необходимо учитывать то, что в отечественном флоте испытательные стрельбы производились исключительно в нормаль. В то же время «опыты стрельб по броне под углами показали несомненное преимущество плоскосрезанных наконечников, и в иностранных, и в наших снарядах перешли к таким наконечникам» (Е. А. Беркалов).
Бронепробивающие наконечники обр. 1911 года
Осознав преимущества плоскосрезанных наконечников, отечественные специалисты артиллерии стали искать способ, который нивелировал бы их недостатки. Ответ был найден достаточно быстро – в виде баллистического наконечника. Попросту говоря, бронебойные 305-мм снаряды обр. 1911 года комплектовались двумя наконечниками – бронепробивающим плоскосрезанным, крепившимся к головной части снаряда, и баллистическим наконечником, каковой крепился к бронепробивающему и обеспечивал сохранение выгодных баллистических качеств.
Однако первые баллистические наконечники, выполненные из стали, показав прекрасные результаты при стрельбе по бронеплитам в нормаль, не позволяли пробивать броню под углом 25 градусов отклонения от нормали. То есть выходило так, что снаряд с новым бронепробивающим наконечником, но без баллистического наконечника броню пробивал исправно, сохраняя при этом целостность корпуса, а со стальным баллистическим наконечником ту же бронеплиту не пробивал вообще.
Столь обескураживающий результат требовал дополнительных изысканий, в ходе которых пришли к использованию чрезвычайно тонких (1/8 дюйма или 3,17 мм) латунных наконечников, каковые и применялись в снарядах обр. 1911 года. Очевидно было, что столь нежная конструкция могла быть легко повреждена при перегрузке или перекладке снарядов. Выход был найден в простом креплении баллистического наконечника – он просто навинчивался на бронебойный, и в отпуске на корабли 10 % запасных баллистических наконечников для замены поврежденных.
В целом же конструкция наконечников к бронебойному 305-мм снаряду обр. 1911 года выглядела следующим образом. Бронебойный наконечник имел форму усеченного конуса высотой 244 мм, у которого большее основание имело диаметр около 305-мм, а меньшее (передний срез, каковым, собственно, наконечник ударялся в броню) – около 177 мм. Конус этот со стороны большего основания имел выемку по форме головной части снаряда, каковой и прикреплялся к снаряду, при этом самый кончик снаряда почти что достигал меньшего основания.
По краю меньшего основания конуса имелась небольшая выемка с резьбой, на которую накручивался полый латунный баллистический наконечник высотой 203,7 мм. Высота пустоты в баллистическом наконечнике таким образом составляла 184,15 мм (7,25 дм). Способ крепления бронепробивающего наконечника к снаряду был тем же, что и баллистического – при помощи конической винтовой резьбы.
Е. А. Беркалов отмечает особо, что в деле увеличения площади переднего среза плоскосрезанного наконечника мы пошли дальше всех известных конструкций, что дало нашему бронепробивающему наконечнику значимое преимущество перед всеми, существовавшими на тот момент наконечниками мира.
При этом профессор оговаривает особо, что увеличивать площадь переднего среза можно лишь до определенного предела, за которым необходимость утолщения стенок баллистического наконечника, «надеваемого» поверх бронепробивающего, сведет на нет рост бронепробиваемости, как это получилось с первыми вариантами стальных наконечников, описанных выше.
Разумеется, применение тонкого латунного баллистического наконечника также позволило повысить бронепробитие отечественных снарядов, так как плоскосрезанный наконечник более не ухудшал баллистические качества снаряда.
Аналогичные наконечники появились и у прочих морских держав, но, как указывает Е. А. Беркалов, «в иностранных бронебойных снарядах бронепробивной наконечник – со значительно меньшей площадью среза». Все же следует предположить, что иностранцы в этом вопросе подтянулись к нашему уровню довольно быстро, на что намекают рисунки германского 305-мм снаряда эпохи Первой мировой войны: однако же изучение данного вопроса находится за пределами настоящей статьи.
Обращает на себя внимание, что германский наконечник имеет существенное отличие – вместо плоскосрезанной формы мы видим конусообразное углубление. Е. А. Беркалов затруднился охарактеризовать его полезность, каковая могла быть подтверждена только путем проведения многочисленных опытов по сравнению такой формы наконечников с нашими.
Можно, впрочем, предполагать, что оптимальная форма была ни той и ни другой, а как бы промежуточной между заостренным макаровским и плоскосрезанным наконечником. В «Альбоме снарядов артиллерии военно-морского флота» от 1979 года мы видим такие наконечники на бронебойных снарядах обр. 1911 года и снарядах калибра 180-мм, в то время как в альбоме 1934 года эти же снаряды оснащены обычными «плоскосрезанными» наконечниками.
Надо сказать, что Е. А. Беркалов, отмечая заведомое преимущество комбинации бронепробивающего плоскосрезанного и баллистического латунного наконечников на снарядах обр. 1911 года перед прочими отечественными и иностранными изделиями аналогичного назначения, все же не был уверен в оптимальности «плоского среза». Поэтому можно предположить, что дальнейшие изыскания привели к определению более совершенной формы бронепробивающего наконечника. Впрочем, такая эволюция наконечника произошла много позднее изучаемого нами периода, и к теме данного цикла не относится.
Вторым существенным отличием иностранных бронепробивающих наконечников от отечественных стал метод крепления к снаряду. Наши – навинчивались посредством винтовой резьбы. Иностранные же крепились путем вжимания наконечника в специальные выемки или же в круговой уступ, сделанный в головной части снаряда.
Е. А. Беркалов считает, что иностранный способ лучше отечественного, но при одном условии. А именно – если за границей удалось добиться плотности прилегания наконечника, потому что, хотя при движении в канале ствола и в полете «от свинчивания наконечников наши снаряды обеспечены, но все же при обращении со снарядами можно предположить возможность хотя бы частичного отвинчивания, а потому нарушения плотности прилегания и прочности крепления».
Эффективность бронепробивающего наконечника снарядов обр. 1911 года
Очевидно, что эффективность бронепробивающего наконечника определяется снижением скорости снаряда на броне для ее пробития, в сравнении с таким же снарядом, не оснащенным наконечником. Многочисленные отечественные опыты выявили, что бронепробивающие наконечники обр. 1911 года… любят все большое. То есть эффективность такого наконечника тем выше, чем больше калибр снаряда и пробиваемой бронеплиты. Е. А. Беркалов приводит снижение скорости для снарядов с наконечниками разных калибров при стрельбе по 305-мм плите:
1. Для снаряда 203 мм – 7,25 %.
2. Для снаряда 254 мм – 11,75 %.
3. Для снаряда 305 мм – 13,25 %.
К сожалению, Е. А. Беркалов не приводит аналогичных данных о бронепробиваемости «макаровского» наконечника. В дальнейшем, проведя анализ результатов стрельб отечественными снарядами с наконечниками данного типа, я попытаюсь найти ответ на данный вопрос самостоятельно.
Оценить же результативность американского (I. G. Johnson) и отечественного (остроконечный «макаровский») наконечников при попадании снаряда под углом к плите, отличном от 90 градусов, не представляется возможным.
С одной стороны, при одинаковой скорости снаряда на броне, плоскосрезанный наконечник показывает ощутимо лучший результат, нежели остроконечный.
Но с другой стороны, в силу худшей баллистики, снаряд с плоскосрезанным наконечником не даст той скорости снаряда на броне, нежели снаряд с остроконечным наконечником, выпущенный из того же орудия.
Продолжение следует…
Информация