Ствол с талией: забытая ветвь немецкой противотанковой артиллерии
7,5 cm Pak 41 (Panzerabwehrkanone 41)
В обычной пушке снаряд большую часть пути по стволу едет в условиях падающего давления. Пороховой заряд сгорает за первые сантиметры, газы начинают расширяться, объём за снарядом растёт быстрее, чем сам снаряд успевает разгоняться под их действием, и к дульному срезу разгон уже идёт по инерции. Можно ли заставить снаряд по дороге становиться уже, чтобы давление держалось дольше? В 1932 году немецкий инженер Герман Герлих ответил: можно. Дальше начинается история инженерной идеи, которая работала ровно до тех пор, пока её не догнали дефицит сырья и логика массового производства.
Геометрия как ускоритель: что придумал Герлих
Герлих не был военным конструктором. В 1920-е он работал с охотничьими штуцерами, искал способ разогнать пулю до скоростей, которых обычная нарезная винтовка не давала. Идея, на которую он вышел и которую запатентовал в 1932 году, звучала просто: ствол должен сужаться от казённика к дулу, а пуля – иметь мягкие пояски, которые по дороге сминаются. Коммерческого успеха его охотничьи ружья не получили: слишком дорогие, слишком капризные. Но патент остался.
Пуля Герлиха для конических стволов
К концу 1930-х об этой идее вспомнили уже в военной логике. Чтобы понять выигрыш, нужно держать в голове две вещи. Первая: давление в стволе после сгорания заряда падает по мере движения снаряда, объём за ним растёт, газы расширяются. В коническом стволе этот объём растёт медленнее, снаряд по дороге становится уже, и заснарядное пространство увеличивается не так быстро, как в цилиндрической трубе того же диаметра у казённика. Давление держится выше дольше.
Вторая – прочность ствола. У казённика стенки толстые и выдерживают высокое давление пороховых газов; у дула диаметр меньше, и при том же внутреннем давлении нагрузка на стенки ниже. В коническом стволе давление по мере движения снаряда падает не так резко, как в цилиндрическом, но и стенки к дулу тоньше, и для них уже снизившееся давление по-прежнему посильно. Это позволяет задирать начальное давление у казённика выше, чем в обычной пушке того же калибра и веса. В сумме две эти вещи дают снаряду существенно более длинный участок интенсивного разгона.
Чтобы это работало, нужен особый боеприпас. Сердечник твёрдый, плотный, относительно небольшого диаметра, обычно из карбида вольфрама. Вокруг – обойма с мягкими поясками из лёгкого сплава, которые у казённика заполняют полный калибр, а по мере прохождения конусной части сминаются, подгибаются внутрь и частично срезаются. На дульном срезе летит уже узкий тяжёлый сердечник с остатками поясков: масса почти та же, скорость заметно выше.
Реализовать схему можно двумя способами. Первый: сделать ствол коническим по всей длине – дорого, сложно, но даёт максимум эффекта. Второй: оставить обычный цилиндрический ствол и навинтить на дуло короткий конусный адаптер. По этому пути позже пошли британцы со своим Littlejohn adaptor для двухфунтовой пушки: сужение с 40 до примерно 30 мм, надевалось на стандартное орудие. Прирост скромнее, зато не нужно переделывать ствол. Немцы выбрали путь сложнее.
2,8-см sPzB 41 захвачен британцами на Африканском фронте (6 марта 1942 г.)
2,8 cm sPzB 41: малый калибр, большая скорость
Первой принятой на вооружение системой по принципу Герлиха стала 2,8 cm schwere Panzerbüchse 41, формально «тяжёлое противотанковое ружьё», по факту полноценная малокалиберная пушка с лафетом, щитом и расчётом. Название из той эпохи, когда не очень понимали, как классифицировать гибрид: для ружья великовата, для пушки мелковата.
Ствол сужался с 28 мм у казённика до 20 мм у дула. Масса орудия – около 220–230 кг, для буксировки хватало мотоцикла с коляской, на позиции расчёт перемещал систему вручную. Боеприпас – выстрел с вольфрамовым сердечником; начальная скорость, по немецким данным, доходила до 1400 м/с. Для 1940 года это была фантастика.
Тактическая ниша определилась сама собой: десантники, разведчики, лёгкая пехота. Орудие маскировалось в любом овраге, било из засады по бортам и корме лёгких и средних танков, потом меняло позицию. На дистанциях до 300–400 метров sPzB 41 уверенно работала по бронированным целям, для которых обычная 20-мм автоматическая пушка была уже слабовата. По воспоминаниям расчётов, при попадании по борту лёгкого танка эффект был «как от хорошей противотанковой гранаты, но с пятисот метров».
2,8-см тяжёлое противотанковое ружьё sPzB 41 (нем. 2,8 cm schwere Panzerbüchse 41) времён Второй мировой войны
При этом потолок виден был сразу. Снаряд лёгкий, энергия с дистанцией падает быстрее, чем у тяжёлых калибров. По лбу средних танков уже к 1942 году система перестала быть угрозой; осколочно-фугасный снаряд при таком калибре годился разве что против пулемётного гнезда. А главное, каждый бронебойный выстрел уносил граммы дефицитного вольфрама. Орудие осталось в строю, но из массового противотанкового средства быстро превратилось в специализированный инструмент для тех, кому компактность была важнее всего.
От 4,2 до 7,5: как принцип масштабировали
Логика дальше требовала увеличения калибра. Если конический ствол даёт прирост скорости, то и при большем сердечнике эффект должен сохраниться, а вместе с массой снаряда вырастет и бронепробиваемость на больших дистанциях.
Немецкая 4.2 cm Pak 41 (Panzerabwehrkanone), используемую воздушно-десантными войсками на Восточном фронте во время Второй мировой войны
4,2 cm Pak 41 внешне почти не отличалась от стандартной 3,7 cm Pak 36: тот же лафет, тот же щит, та же компоновка. Различие внутри ствола: 42 мм у казённика, около 28 мм у дула. Идея состояла в том, чтобы заменить Pak 36, которую сами немцы после первых встреч с Т-34 и КВ саркастически окрестили Heeresanklopfgerät («армейское устройство для стука в дверь»), на систему с тем же весом, но с принципиально иной бронепробиваемостью. По сводным данным, выпустили около 300 штук, и уже к ноябрю 1943 года в строю оставалось меньше полусотни. Стволы изнашивались, новые делать было дорого, специальные снаряды поступали неровно.
7,5 cm Pak 41 стала кульминацией. Ствол 75/55 мм, бронебойный снаряд с вольфрамовым сердечником массой около 2,6 кг, начальная скорость порядка 1260 м/с. Для сравнения: обычная Pak 40 того же калибра разгоняла свой бронебойный снаряд примерно до 790 м/с. Разница – почти 500 м/с при близкой массе системы. Ровно тот прирост скорости, ради которого и стоило городить весь огород с коническим стволом. Захваченный образец Pak 41 испытывали в СССР; по этим данным, орудие пробивало 120-мм плиту под углом 60° на дистанции 500 м.
75-мм противотанковая пушка Pak 40 (Panzerabwehrkanone 40
Парадокс в том, что эта же Pak 40, обычная 75-мм пушка с цилиндрическим стволом, без вольфрама в боеприпасе, без сложной геометрии канала, программу Pak 41 в итоге и похоронила. Хотя по бронепробиваемости Pak 40 заметно уступала Pak 41, она выигрывала по всему остальному: дешевле, проще, без вольфрама, со всем спектром снарядов от бронебойного до полноценного осколочно-фугасного, и ствол служил долго. Pak 40 в итоге и вытащила на себе всю противотанковую оборону вермахта – её выпустили больше 23 тысяч штук. Pak 41 – несколько сотен, после чего программу свернули.
Цена решения: вольфрам, износ, логистика
Если посмотреть, почему всё это закончилось, картина складывается из трёх составляющих, и ни одна не связана с тем, что принцип Герлиха «не работал». Он работал, и хорошо.
Главное упёрлось в вольфрам. Карбид вольфрама был обязательным условием заявленных характеристик: стальной сердечник той же геометрии при тех же скоростях просто разрушался о броню, не пробивая её. Германия импортировала вольфрам из Португалии и Испании по сложным каналам, к 1942 году поставки сжимались, а металл нужен был не только артиллеристам: без него встаёт инструментальное производство, режущие станки, фрезы. В июне 1942 года вышла директива, резко ограничивающая использование вольфрама в боеприпасах. Для систем по принципу Герлиха это был приговор: альтернативного материала с теми же свойствами не существовало.
A — Обычное орудие, стреляющее лёгкими снарядами полного калибра
B — Обычное орудие, стреляющее снарядами с «поддоном» (sabot)
C — Длинноствольное орудие повышенной прочности, стреляющее обычными снарядами
D — Орудие с коническим каналом ствола, стреляющее снарядами с «юбкой» (поясками)
E — Обычное орудие, стреляющее активно-реактивными снарядами
К этому добавился износ. Коническая часть ствола работала в режиме, которому обычная пушка не подвергается: при высоком давлении мягкие пояски снаряда не просто скользили, а пластически деформировались, истирая поверхность канала. Ресурс конусной зоны у Pak 41 оценивался в 600–1000 выстрелов до заметного падения точности и бронепробиваемости. Для полевой пушки, которая на активном участке фронта может выпускать по сотне снарядов в день, это очень мало: весь ресурс ствола уходит за полторы недели боёв. Часть систем проектировалась со сменными конусными секциями, пока промышленность ещё могла позволить себе такую тонкую работу. К 1943-му, когда производство переходило на упрощённые технологии и расширяло серийный выпуск, коническая нарезка выглядела роскошью. На тех же станках можно было делать стволы для Pak 40: быстрее, дешевле, без вольфрама в снарядах.
Принцип Герлиха в чистом виде на этом и закончился. Конструкция осталась в 1940-х. Задача разогнать плотный сердечник до сверхскорости и довезти его до брони никуда не делась; её решают подкалиберными с отделяющимся поддоном, и решают давно. Конический ствол в этом семействе оказался боковой веткой – недолгой и тупиковой.
Информация