Пушки с нарезным стволом тоже могут стрелять кумулятивными снарядами

33
Пушки с нарезным стволом тоже могут стрелять кумулятивными снарядами
Высокоскоростное вращение кумулятивного снаряда крайне негативно сказывается на его бронепробиваемости – факт, который породил широко распространённый миф о том, что стрельба боеприпасами данного типа из пушек с нарезным стволом как минимум малоэффективна, а то и вовсе бесполезна. Миф настолько устойчивый, что и по сей день всплывает в публикациях и комментариях на различных ресурсах при упоминании этих орудий, однако никакой связи с реальностью он, конечно же, не имеет


О влиянии вращения на кумулятивную струю


Если говорить в целом, то придаваемое нарезным стволом вращение кумулятивного снаряда, скорость которого может достигать десятков тысяч оборотов в минуту, действительно оказывает негативное влияние на характеристики бронепробиваемости. Его степень можно оценить, взглянув на приложенную ниже таблицу, содержащую данные о сравнительных испытаниях 76-мм боеприпасов с кумулятивной выемкой (воронкой) в виде конуса и гиперболы.




В данном случае нас интересует конусообразная выемка, поскольку абсолютное большинство артиллерийских кумулятивных снарядов в мире оснащены именно ею. И, как видно из представленной информации, даже при 5 000 оборотах в минуту снижение пробиваемости составило более 40 % от эталонной при нулевом вращении, а при 15 000 – более пятидесяти процентов.

Здесь же стоит отметить ещё один факт, в таблице не отражённый. Дело в том, что снижение проникающей способности кумулятивной струи сильно зависит от калибра боеприпаса: чем он больше, тем сильнее проявляется вредное воздействие высокоскоростных оборотов. Потому и проценты для какого-нибудь 152-миллиметрового снаряда будут сдвинуты в сторону увеличения.

Каким образом вращение влияет на кумулятивный эффект?

Ответ на этот вопрос очевиден и заключается в действии центробежных сил, работающих сразу по двум направлениям.

Во-первых, полностью нарушается симметричное формирование кумулятивной струи из схлопывающейся в ходе подрыва снаряда металлической облицовки. В ней возникает крутящий момент, приводящий к потере её устойчивости и искривлению формируемой струи. А также прокручивание и расслоение материала, из которого эта самая облицовка изготовлена (медь или другие металлы).

Всё это становится причиной высокой склонности кумулятивной струи к разрывам. Её движение, вместо прямолинейного, приобретает в некотором смысле спиралеобразный характер, а траектория головных элементов перестаёт совпадать с хвостовыми. Как результат, струя в лучшем случае «намазывается» на края собственной пробоины, теряя пробиваемость. В худшем – в броне обстреливаемого объекта появляется ещё и несколько сравнительно неглубоких каверн от «хвоста».


Во-вторых, вращающаяся с высокой скоростью кумулятивная струя под действием центробежных сил начинает расширяться и разбрызгиваться по сторонам от своей оси. Например, струя упомянутого 76-мм боеприпаса, разогнанного до 18 000 оборотов в минуту, в ходе преодоления всего 5 сантиметров воздуха и 3 см стальной плиты увеличивает свой диаметр на 25 % и теряет в плотности 50 % с увеличением площади поражаемой поверхности на 56 %.

Разумеется, многое зависит от материала облицовки кумулятивной воронки, её глубины, формы, диаметра, наличия и варианта изготовления формирующей ударную волну линзы в заряде взрывчатки и прочих важных нюансов. Тем не менее тенденция очевидна – вращение никакой пользы «кумулятивам» не несёт.

Но разве это говорит о том, что стрелять ими из нарезных орудий вообще нельзя? Отнюдь, и способы предотвращения вредного влияния нарезов есть.

Экзотические методы


С тех пор, как кумулятивные снаряды прочно обосновались в боекомплектах разных по калибру нарезных орудий, было предпринято немало попыток компенсировать отрицательное воздействие центробежных сил на их пробиваемость. В том числе самых экзотических, заключавшихся в стабилизации кумулятивных струй электромагнитным полем, фокусирующими соплами и трубками.

Однако, когда речь заходит о реальном воплощении в металле и серийном производстве, то из «экзотики», не получившей повсеместного распространения, наиболее примечательны два метода.

Первый – подходящий для малокалиберных пушек – основывался на идее закрутки кумулятивной струи в противоположную вращению сторону за счёт специфической металлической облицовки, метко названной «рифлёной» (fluted liners). По задумке, этот способ должен был хоть и не полностью, но существенно снизить склонность струи к разрыву и стабилизировать её траекторию.

Подтвердилось это и на практике: именно по такой технологии изготавливался кумулятивно-осколочный снаряд М789 для 30-мм пушки М230 вертолёта «Апач». Правда, с некоторыми нюансами, так как бронепробиваемость М789 сильно зависела от скорости вращения, из-за чего на дальности 500 метров он пробивал 25 мм стальной брони, а на дистанции двух и более километров (когда вращение уменьшалось) мог одолеть и более толстую плиту.

закручивающая «рифлёная» кумулятивная облицовка и снаряд М789
закручивающая «рифлёная» кумулятивная облицовка и снаряд М789

Второй метод технологически чуть менее изощрённый, поскольку не требует сложного и высокоточного процесса изготовления рифлёной облицовки. Заключается он в установке прокручивающегося кумулятивного заряда внутри корпуса снаряда на специальных подшипниках, почти полностью исключающих передачу «оборотов» от нарезов в стволе. Таким образом боеприпас сохраняет все преимущества стабилизации вращением в виде дальности полёта и высокой точности, но при этом не теряет в пробиваемости.

Особо увлеклись этим французы, запустив в серию кумулятивный снаряд OCC 105 F1 для 105-мм пушек своих танков АМХ-30. В его конструкции был применён описанный выше проворачивающийся кумулятивный заряд на подшипниках, скорость вращения которого в период с момента выстрела и до попадания в цель не превышала нескольких десятков оборотов в минуту.

Кумулятивный снаряд CC 105 F1
Кумулятивный снаряд CC 105 F1

За счёт этого французским инженерам удалось довести начальную скорость OCC 105 F1 до 1 100 метров в секунду, а также обеспечить его бронепробиваемость на уровне 380–400 миллиметров стального массива – т. е. до 3,8 калибра, что для вращающихся снарядов в принципе было немыслимо.

Тем не менее, помимо плюсов, есть у таких «кумулятивов» и крупные недостатки, связанные со сложным производством, соответственно высокой ценой изготовления, а также меньшим, чем у классических боеприпасов, наполнением взрывчаткой, поэтому широкого распространения они не получили.

Старая добрая классика


Да, заряд на подшипниках, облицовка особой формы, а также другие необычные способы – изобретения, вне всякого сомнения, интересные, хоть и непростые в исполнении. Но что же касается массовости и относительной дешевизны, то точку в этом вопросе поставило совсем иное решение, которое уже десятки лет применяется в большинстве кумулятивных снарядов, входящих в боекомплект нарезных артсистем.

Тут, пожалуй, стоит напомнить, что все боеприпасы для орудий, имеющих нарезной ствол, снабжаются ведущими поясками. Иными словами – ободками из пластичного металла или другого материала, врезающимися в нарезы в момент совершения выстрела и обеспечивающими обтюрацию пороховых газов, заодно передавая вращение.

Так вот, для того, чтобы максимально уменьшить раскрутку, в конструкции кумулятивных снарядов ведущие пояски выполняются проворачивающимися. Во время движения по каналу ствола они, не будучи жёстко закреплёнными, свободно прокручиваются относительно корпуса боеприпаса, тем самым не разгоняя его до запредельных оборотов.

Строение 122-мм кумулятивного снаряда 3БК9 с проворачивающимся пояском: 1 – пьезогенератор ВУ, 2 – гайка, 3 – контакт, 4 – головка, 5 – контактный конус, 6 – переходное кольцо, 7 – вкладыш, 8 – манжета, 9 – корпус снаряда, 10 – заряд взрывчатки, 11 – кумулятивная воронка, 12 – контакт, 13 – линза, 14 – заряд взрывчатки, 15 – вкладыш, 16 – «плавающее» кольцо с проворачивающимся ведущим пояском, 17 – предохранительно-детонирующий механизм, 18 – прокладка, 19 – лопасть стабилизатора, 20 – трассер, 21 – ось, 22 – гайка трассера.
Строение 122-мм кумулятивного снаряда 3БК9 с проворачивающимся пояском: 1 – пьезогенератор ВУ, 2 – гайка, 3 – контакт, 4 – головка, 5 – контактный конус, 6 – переходное кольцо, 7 – вкладыш, 8 – манжета, 9 – корпус снаряда, 10 – заряд взрывчатки, 11 – кумулятивная воронка, 12 – контакт, 13 – линза, 14 – заряд взрывчатки, 15 – вкладыш, 16 – «плавающее» кольцо с проворачивающимся ведущим пояском, 17 – предохранительно-детонирующий механизм, 18 – прокладка, 19 – лопасть стабилизатора, 20 – трассер, 21 – ось, 22 – гайка трассера.

Технология их изготовления, конечно, бывает разная. Например, на Западе активно пользовались и пользуются пластиковыми проворачивающимися обтюраторами, что прекрасно видно на примере боекомплекта танков с 105-мм нарезными пушками. У нас – медными поясками, посаженными на стальное «плавающее» кольцо, для улучшенного скольжения обработанное графитовой смазкой в зоне контакта с корпусом снаряда.

Суть, разумеется, не в этом. Главное – все они обеспечивают скорость вращения «кумулятивов» не выше 1 500–2 000 оборотов в минуту в зависимости от энергии метательного заряда, длины ствола и прочих моментов, что практически не влияет на формирование и характеристики кумулятивной струи.

Американский кумулятивный 105-мм снаряд М456 с пластиковым прокручивающимся ведущим пояском
Американский кумулятивный 105-мм снаряд М456 с пластиковым прокручивающимся ведущим пояском

Безусловно, не обходится и без проблем, так как ввиду невозможности стабилизации полёта с помощью вращения (одна-две тысячи оборотов в минуту должный эффект не дадут) снаряды зачастую оснащают ступенчатой головной частью, а также обязательным хвостовым калиберным или надкалиберным оперением. И это весьма негативно сказывается на точности стрельбы на больших дистанциях из-за замены предсказуемой деривации (отклонение траектории полёта снаряда в сторону его вращения) на не совсем предсказуемую парусность и существенное падение скорости в ходе полёта.

Тем не менее, за счёт проворачивающихся поясков бронепробиваемость кумулятивных снарядов к орудиям с нарезным стволом в целом получилось приблизить к показателям таковых у гладкоствольных пушек – 3–4 калибра у первых и 3,5–4,5 калибра у вторых. Так что никаких существенных ограничений в этом деле «нарезы» уже не накладывают.

Источники информации:
«Боеприпасы», том 1. Бабкин А. В., Велданов В. А., Грязнов Е. Ф.
«Физика взрыва», том 2, изд. 2002 г. Андреев С. Г., Бабкин А. В., Баум Ф. А. и др.
«Средства поражения и боеприпасы». Бабкин А. В., Велданов В. А.
33 комментария
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо авторизоваться.
  1. +17
    15 апреля 2024 04:35
    Поекрасная статья! Жаль, авторов такого уровня очень не много!
    1. -2
      15 апреля 2024 19:41
      Что вы-"такого уровня" он один laughing
    2. +2
      15 апреля 2024 20:04
      Абсолютно согласен с Вами! Прочитал с удовольствием, не знал таких нюансов, реально интересно. Автору респект!)
  2. +7
    15 апреля 2024 05:02
    У нас – медными поясками, посаженными на стальное «плавающее» кольцо
    Статьи Автора всегда читаю с интересом! А теперь о самом содержании. Доводилось читать, что подобное решение приводит к расбалансировке самого боеприпаса. И ещё вопрос: а в чем разница между пластиковым обтюратором и медным?
    1. +1
      15 апреля 2024 20:40
      в чем разница между пластиковым обтюратором и медным?
      C пластиком ресурс ствола выше
  3. +3
    15 апреля 2024 05:28
    Пушки с нарезным стволом тоже могут стрелять кумулятивными снарядами

    Историческая справка:
    Кумулятивные боеприпасы впервые были применены в боевых условиях 10 мая 1940 г. при штурме форта Эбен-Эмаль (Бельгия). Тогда для подрыва укреплений диверсионным отрядом использовались переносные заряды в виде полусфер весом до 50 кг. Одним из неприятных сюрпризов лета 1941 года для танкистов РККА стало применение войсками Германии кумулятивных снарядов и гранат. Наиболее массово кумулятивные снаряды применялись немецкой армией (впервые летом-осенью 1941), в основном из орудий калибра 75 мм и гаубиц.

    Всего 84 года назад стало известно, что кмулятивными снарядами стреляют из нарезных пушек.
  4. -3
    15 апреля 2024 06:23
    Скорость подкалиберного лома выше, и бронепробиваемость больше. Зачем эти сложности?
    1. +4
      15 апреля 2024 09:03
      Лом дороже. И намного сильней расходует ресурс орудия. А это тоже денежки.
      Ну и самое главное пушки по большей части нарезные. Гаубицы и полевая артилерия. А им кумуль иметь всегда желательно. На всякий случай.
    2. +3
      15 апреля 2024 10:01
      Бронепробиваемисть кума не зависить от расстояния. А у лома - зависить. Расстояние прямого вьiстрела у кума меньше. Есть и осколочньiй ефект. Итд, оба нужньi артиллеристам и танкистам.
    3. 0
      15 апреля 2024 11:18
      Скорость подкалиберного лома выше, и бронепробиваемость больше
      Скорость, как вы его называете "подкалиберного лома" может и больше, а вот с точностью, как-бы и не очень. Чем больше расстояние до цели, тем больше отклонение снаряда
      1. 0
        15 апреля 2024 19:42
        Забавно-у кумулятивного, видимо, наоборот? laughing
  5. 0
    15 апреля 2024 07:13
    Конечно кумулятивы для нарезных пушек не новость, но некоторые нюансы таких снарядов вполне свежие. Может уважаемый автор пояснить, почему наши снаряды с пояском имеют раскрываемое оперение, а западные фиксированное по типу минометного?
    1. 0
      16 апреля 2024 01:10
      Потому что советы круты и продвинуты. А англосаксы скупердяи.
      Пока наша народная единая промышленность строила институты, лаборатории и осваивала высокие технологии. Такие как раскрываемое оперение. Наши противники тупо скопировали мину.
      Минус подобного подхода, паразитный вес снаряда. Жесткое тяжелое оперение, сдвинутый центр масс итд итп
  6. 0
    15 апреля 2024 07:47
    Оченьинтересная тема! Ещё только когда узнал, что вращение кумулятивного снаряда отрицательно влияет на формирование струи, то подумал, а ведь все наши ПТУРы имеют косонаправленные сопла придающие вращение в полёте! А насколько это влияет на пробитие? А у американских TOW нет вращения, но у них система управления из-за этого сложнее и дороже. Вот такие материалы хотелось бы почитать!
    1. +7
      15 апреля 2024 09:26
      а ведь все наши ПТУРы имеют косонаправленные сопла придающие вращение в полёте!

      Угловая скорость вращения ПТУРов не превышает нескольких десятков оборотов в секунду. Спин-компенсация такого влияния не представляет проблем и достигается в современных зарядах изготовлением анизотропной облицовки кумулятивного заряда.
    2. -2
      15 апреля 2024 12:57
      Поумничаю немного, хотя и не в тему. feel У снарядов для РПГ-2 тоже сопла были под углом. Потом это перенесли на РПГ-7, но когда присобачили турбинку, то скорость вращения возросла до 6,5об/мин, что уже сказалось на бронепробиваемости. Теперь делают сопла без наклона.
      1. +2
        15 апреля 2024 13:38
        У снарядов для РПГ-2 вообще не было сопел и реактивного двигателя. Метается зарядом дымного пороха и все.
  7. +7
    15 апреля 2024 09:49
    Первый – подходящий для малокалиберных пушек – основывался на идее предварительной закрутки металлической облицовки кумулятивной выемки снаряда, метко названной «рифлёной», в противоположную вращению сторону. По задумке, этот способ должен был хоть и не полностью, но существенно снизить склонность кумулятивной струи к разрыву и стабилизировать её траекторию.

    Такая облицовка называется не "рифленой", а оребренной. И она никуда "предварительно не закручивается".
    Если без высшей математики, то оребренная оболочка позволяет получить вращающуюся кумулятивную струю с заданным направлением вращения, противоположным направлению вращения корпуса снаряда.
    1. 0
      15 апреля 2024 13:24
      Не знаю, как насчёт прижившегося термина, но, с технической точки зрения, термин "рифлёная" точнее, чем "оребрёная".
      1. +1
        15 апреля 2024 14:15
        Как раз наоборот. Почитайте ГОСТ 21474-75, чтобы представлять, что такое "рифление". Потом сравните с фотографией, на которой показаны возможные формы оребренной оболочки.
        1. 0
          15 апреля 2024 17:45
          Ну, то что вы привели, далеко не то же самое.
          1. 0
            15 апреля 2024 18:00
            Что "не то же самое"? А что "то же самое"?
            1. 0
              16 апреля 2024 11:59
              Вы оказались частично правы (посмотрел, что такое рмфление feel ), но и на оребрение это не тянет. Вероятно более точный термин - это гофрирование.
  8. +3
    15 апреля 2024 11:44
    Четко, коротко и "По делу". Автору респект.
  9. 0
    15 апреля 2024 12:48
    В последнее время появились кумулятивно-стержневые снаряды, где сплошной "конус" (образующая в виде гиперболы) из пластичного металла расположен вокруг твердосплавного стержня. Всё остальное, почти как у кумулятивного снаряда (гвоздь и молоток в одном стакане). В этих снарядах вращение не влияет на бронепробиваемость.
    1. +1
      15 апреля 2024 13:36
      В последнее время появились кумулятивно-стержневые снаряды

      Не за... те людям голову. Тут и без Вас есть кому это делать.
      1. +1
        15 апреля 2024 14:55
        Лет 5-7 назад читал на каком-то иностранном сайте о новой разработке. Там и схема была.
  10. -8
    15 апреля 2024 16:48
    Забавный заголовок-видимо без автора никто не догадывался что "тоже можно"? laughing -а табличка-перл-где автор нашел эту херню?-или сам, старательно, составил?-как можно померить скорость вращения снаряда?-и главное-каким способом эту скорость можно варьировать?-особо прикольно нулевая скорость вращения laughing
    1. +2
      15 апреля 2024 17:59
      Забавный заголовок-видимо без автора никто не догадывался что "тоже можно"? laughing -а табличка-перл-где автор нашел эту херню?-или сам, старательно, составил?-как можно померить скорость вращения снаряда?-и главное-каким способом эту скорость можно варьировать?

      Единственное, что Вы продемонстрировали своим комментарием - это абсолютное невежество.
      Угловая скорость вращения снаряда или пули считается на калькуляторе по формуле
      w = V/(T * 0,0254), где
      w - угловая скорость пули, об/сек;
      V - начальная скорость пули, м/сек;
      T - шаг нарезов в дюймах.
      Из формулы следует, что угловую скорость вращения снаряда варьируют шагом нарезов.
      1. -8
        15 апреля 2024 18:14
        Все что вы продемонстрировали-полную бессознательность-посчитать можно и количество чертей на кончике иглы-весь вопрос-насколько расчеты соответствуют реальности?-да и неплохо бы увидеть цифры какой-нибудь конкретной системы. А как планируете скорость вращения то-менять?-да и про нулевое вращение-не обмолвились
        1. +2
          15 апреля 2024 19:31
          полную бессознательность

          Не переводите стрелки.
          насколько расчеты соответствуют реальности?

          А Вы думали, что последние полтора века все конструкторы шаг нарезов брали с потолка, как Вы свои комментарии?
          А как планируете скорость вращения то-менять?

          Очевидно школьный курс физики Вам осилить не удалось. Формула ведь перед Вами.
          да и про нулевое вращение-не обмолвились

          Нулевое - это расчетное, по формуле Лаврентьева. Формулу не пишу, для Вас это пустой набор знаков.
          На этом будем прощаться. Я и так Вам уделил слишком много времени. Боюсь - впустую.
          1. -7
            15 апреля 2024 19:33
            Конечно впустую-так как разумного сказать ничего не можете
  11. 0
    17 апреля 2024 08:58
    Так и не понял смысла в ступени на головной части, она ведь тормозит скорость полета снаряда