Устройство и действие снарядов

Снаряды для борьбы с бронированными целями предназначены для стрельбы пря­мой наводкой в целях пробития брони и на­несения поражения оборудованию и эки­пажу, находящемуся за броней. К этим снарядам относятся: бронебойные (калиберные), бронебойные подкалиберные и ку­мулятивные.

Бронебойные снаряды (рис. 19) могут быть трех видов: остроголовые В, тупого­ловые Б и с бронебойным наконечником Л. Эти снаряды применяются для стрельбы из нарезных пушек. Корпус 3 снаряда изго­тавливается из легированной стали. На нем размещаются один или два медных веду­щих пояска 5. Пояски, врезаясь в нарезы ствола и двигаясь вместе с корпусом по

ним, придают снаряду вращательное движение и обеспечивают обтюрацию пороховых газов. В донной части корпуса 3 разме­щается разрывной заряд 4 (обычно из A-IX-2) и ввинчивается донный взрыватель 6 с трассером. На корпусе имеется один-два центрующих утолщения для центрирования снаряда в канале ствола. Диаметральный зазор между утолщением и стенками

рола порядка 0,1—0,25 мм. Головная часть снарядов, как пра­вив, притупляется, чтобы при ударе о наклонный лист брони не было рикошетирования.

Остроголовый снаряд имеет недостаточно хорошую баллистичекую форму, поэтому значительно быстрее теряет скорость (и энергию) в полете. Его бронепробиваемость с увеличением даль­ности падает резче, чем у снарядов тупоголового и с бронебойным наконечником, имеющих баллистические наконечники 1. При ударе о броню головная часть остроголового и тупоголового снарядов разрушается. Чтобы при этом предохранить от раскола делаются подрезы (локализаторы) б. По этим подрезам при ударе происходит разрушение головной части, а корпус сохраняется.

Для увеличения бронепробивного действия на корпусе укрепляют на специальном припое бронебойный наконечник 2 обычно из того же материала, что и материал корпуса. Наконечник при ударе разрушается, но при этом разрушается и поверхностный слой брони. По мере углубления осколки от наконечника и лицевых слоев брони создают условия для всестороннего обжатия головной части, сохраняя на более длительное время корпус за­даренным. При всех прочих равных условиях такой снаряд про­бивает броню примерно на 20% большей толщины. Подрезов снаряд не имеет.

После пробития брони срабатывает взрыватель, поражение оборудования и экипажа бронецели осуществляется осколками снаряда и осколками от брони.

Бронебойные подкалиберные снаряды широко применя­лись уже в годы второй миро­вой войны, в настоящее время они полностью вытеснили бро­небойные калиберные снаряды ввиду более высокой броне-пробиваемости.

Бронепробиваемость опреде­ляется запасом кинетической энергии снаряда в момент удара и площадью его попе­речного сечения.

Бронепробиваемость подкалиберного снаряда тем больше, чем больше скорость встречи и его масса и чем меньше диа­метр активной части снаряда. Бронепробиваемость снаряда зависит также от конструкции снаряда и прочности материа­ла активной части снаряда, прочности брони и угла встре­чи снаряда с броней.

Подкалиберный снаряд (рис. 20, а) состоит из поддона, прикрытого сверху баллистическим наконечником. Внутри поддона размещен бронебойный сердечник. Для обеспечения боль­шой начальной скорости снаряда поддон облегчен за счет прида­ния ему катушечной формы я небольшой длины, а для обеспечения большой массы при небольшой площади поперечного сечения активная часть снаряда—сердечник—изготовлен из материала большой плотности, (карбида вольфрама).

При попадании в броню сердечник углубляется в ее металл, а поддон остается на лицевой стороне, передавая при этом сердеч­нику часть энергии. Ввиду малого диаметра на единицу площади металла брони приходится большое количество кинетической энер­гии, что приводит к пробитию броневых плит большей толщины, чем это может сделать калиберный снаряд. Большей бронепробиваемости способствует материал сердечника, уступающий по твердости только алмазу.

После пробития поражение бронецели происходит осколками от брони и сердечника. Ввиду хрупкости карбида вольфрама при выходе из брони сердечник разрушается на мелкие осколки.

В снарядах с отделяющимся поддоном устранен и второй не­достаток: малая поперечная нагрузка. При вылете из канала ствола у снарядов такого типа поддон отделяется, а активная часть летит к цели, хорошо сохраняя скорость на траектории.

Снаряд к нарезной пушке имеет поддон 3, нижняя часть кото­рого имеет ведущий поясок 8. Внутрь поддона вставлен корпус 4 с карбидовольфрамовым сердечником 5. Сверху сердечник прикрыт головкой 2, а в дно корпуса 4 ввинчен трассер 6. В служебном об­ращении корпус удерживается стопорными винтами 7.

При движении по каналу ствола снаряда ведущий поясок дви­жется по нарезам, придавая поддону вращение. Благодаря на­сечкам на донной части корпуса и в дне поддона вместе с под­доном вращаются корпус и сердечник. Концы стопорных винтов, входящие в отверстия корпуса, при этом срезаются.

После вылета из канала ствола под действием большой силы сопротивления воздуха, а также остаточного давления в каморе а движение поддона резко замедляется. Он отстает от корпуса и падает перед танком; стрелять этими снарядами через головы своих войск также запрещается.

Бронепробиваемость снаряда с карбидовольфрамовым сердеч­ником при прочих равных условиях несколько выше при ударе по нормали (ввиду его высокой твердости) по сравнению со сталь­ным корпусом, но ниже—под большими углами (из-за его хруп­кости).

Кумулятивный снаряд (рис. 22) состоит из корпуса 4, в ко­тором размещен разрывной заряд 6 (из взрывчатого вещества A-IX-1) с капсюлем-детонатором 7. Сверху заряд 6 прикрыт куму­лятивной воронкой (облицовкой) 5. Корпус 4 с помощью кольца (предохранителя) 3 соединен с головкой 2, в которую ввинчен головной взрыватель 1. Кольцо предохраняет снаряжение снаряда от осколков головки при ударе снаряда в броню и от осколков детонатора взрывателя 1 при его срабатывании, но имеет центра­льное отверстие для прохода продуктов взрыва детонатора взры­вателя 1 к капсюлю-детонатору 7.

В средней части снаряда или ближе к его дну в снарядах к гладкоствольным пушкам впрессован обтюрирующий поясок 14. В снарядах к нарезным пушкам устанавливается кольцо 13, сво­бодно вращающееся на корпусе снаряда, с впрессованным в него ведущим пояском 12 (такой ведущий поясок называется пояском плавающего типа).

В дно корпуса 4 ввинчен корпус 8 стабилизатора, соединенный с помощью осей 11 с лопастями 9. В служебном обращении лопа­сти 9 удерживаются нитями 15, сгорающими при выстреле.

Для обеспечения действия снаряда в его головку ввинчива­ется взрыватель типа ГПВ (головной пьезоэлектрический взрыва­тель). Он состоит из следующих частей: пьезогенератора, предохранительно-взводящего устройства, искрового электро­детонатора (ИЭД) и детонирующего устройства. Детали этих частей собраны в корпусе и во ввинченной в него втулке. Сверху корпус прикрыт колпачком, застопоренным чекой

Основу пьезогенератора составляет пьезоэлемент из титаната бария BaTiO₃. Отшлифованные торцы пьезоэлемента соприкаса­ются сверху с ударником, снизу—с центральным контактом, который размещен в изоляционных втулках. Все эти детали под­жаты гайкой и прикрыты сверху мембраной.

При движении по стволу силы инерции прижимают лопасти 9 снаряда (см. рис. 22) к корпусу 8 стабилизатора.

При движении по нарезному стволу (см. рис. 22, Б) ведущий поясок 12 вместе с кольцом 13 будет идти по нарезам, а корпус 4 снаряда силами трения будет несколько увлекаться. При этом он получает небольшое проворачивание.

На лопасти действуют силы инерции, направленные в сторону движения -снаряда (снаряд замедляет движение). Лопасть пово­рачиваются, и встречный поток воздуха раскрывает их. Провора­чивание (до ≈10 об/с) снаряд гладкоствольной пушки приобрета­ет благодаря скосам на лопастях, а снаряд нарезной пушки будет сохранять проворачивание, полученное в канале ствола.

При ударе о броню на торцах пьезоэлемента возникают разноименные электрические заряды с высокой раз­ностью потенциалов (несколько киловольт). Они накапливаются на нижнем конце стержня и внутренних краях чашечки. Когда разность потенциалов достигает.700—2500В, в промежутке а проскакивает искра. Взрыв искрового электродетонатора ИЭД перебивает перегородку во втулке 12 и передается переда­точному заряду, а затем детонатору. Взрывная волна от дето­натора передается капсюлю-детонатору (см. рис. 22) сна­ряда.

Пьезоэлектрические взрыватели обладают высоким быстродействием и большой надежностью. Перед заряжанием для обе­спечения надежного срабатывания взрывателя колпачок снимается. Можно вести стрельбу и с колпачком (в дождь—обязательно с колпачком).

Действие снаряда основано на кумулятивном эффекте. Куму­лятивный эффект —вид направленного взрыва.

Разрывной (кумулятивный) заряд выполняется в виде цилин­дра ВВ с выемкой, которая должна быть обращена к преграде. Возбуждение взрыва ВВ производится с другого конца цилиндра. Продукты взрыва (рис. 23) с давлением в несколько десятков гигапаскалей (ГПа) действуют практически по нормали к поверх­ности выемки. Взаимодействуя между собой под углом, они об­разуют газовую кумулятивную струю. Кумулятивный эффект резко усиливается, если выемка покрыта тонкой (1—3 мм) металличе­ской облицовкой (воронкой), плотно прилегающей к ВВ. Кон­центрация энергии в металлической струе в 20—30 раз больше, чем в газовой, поэтому металлическая воронка устанавливается всегда и обычно в виде конуса. Под действием продуктов взрыва облицовка обжимается и из нее выдавливается металлическая струя. На формирование кумулятивной струи уходит 10—20% внутренних

слоев металла воронки. Остальная часть воронки обжимается в веретенообразное тело—пест.

Металл воронки обжимается со скоростью 1—3 км/с, поэтому расплавиться он не успевает, а только нагревается до t=(450— 600) °С. При этом металл ведет себя подобно несжимаемой жид­кости, но при сохранении структуры твердого состояния.

 

 

Кумулятивная струя имеет вид иглы диаметром в средней части для орудий среднего калибра 3—4 мм. Длина ее в момент сформирования составляет примерно две длины образующей воронки. Головная часть струи движется со скоростью 8—10 км/с, и далее к хвосту скорость падает до 1—0,5 км/с. Пест имеет ско­рость около 0,5 км/с и участия в пробитии брони не принимает. В месте контакта струн с броней возникает очень большое давле­ние—100—200 ГПа (1—2 млн. атм). Слои брони под действием струи дробятся и вымываются. На лицевой стороне брони вокруг входного отверстия образуется валик металла с рваными краями, на которых заметно небольшое оплавление. Это является следст­вием нагрева их выделившимся при ударе теплом. Отсюда непра­вильное название снарядов—бронепрожигающие, которое появи­лось тогда, когда это явление не было достаточно изучено. По мере проникновения струи в толщу металла брони явление дроб­ления и вымывания частиц уступает место вытеснению металла вперед и в стороны. В металле, прилегающем к пробоине, созда­ется уплотненный слой толщиной 2—5 мм Металл струи частично оседает на стенках пробоины: струя срабатывается. По мере углубления диаметр пробоины уменьшается вследствие падения скорости и уменьшения массы струи. В среднем диаметр пробоины составляет 0,2—0,3 диаметра кумулятивной выемки снаряда у осно­вания, но примерно в 10 раз больше диаметра струи После про­бития брони с ее внутренней стороны откалывается небольшое количество осколков, внутрь устремляются также остатки струи, движущиеся в очень узком конусе. Попадание их в боеприпасы и горючее бронецели приводит к возникновению пожара.

Вращательное движение снаряда резко уменьшает бронепробиваемость. Вращающиеся снаряды (при частоте вращения 50—80 об/с и более) имеют бронепробиваемость 1,0—1,5 калибра, а невращающиеся —в 3 раза больше. Под действием вращения струя искривляется. Все современные кумулятивные снаряды для гладкоствольных и нарезных пушек и боевые части управляемых и неуправляемых реактивных снарядов невращающиеся (не надо при этом путать вращение с проворачиванием).

Основная особенность кумулятивного снаряда заключается в том, что его бронепробиваемость зависит от конструкции заряда, но не зависит от скорости встречи с броней и, следовательно, от дальности стрельбы. Однако существует такое оптимальное рас­стояние между передним торцом заряда и поверхностью брони в момент разрыва, когда струя имеет наибольшую бронепробивае­мость. Это расстояние называется фокусным. Оно определяется опытным путем. Фокусное расстояние примерно равно двум диа­метрам конической выемки у основания. При разрыве снаряда от брони на расстоянии, меньшем фокусного, бронепробиваемость уменьшается вследствие того, что кумулятивная струя еще не успевает сформироваться. На большем расстоянии струя растяги­вается вследствие наличия градиента скорости, при этом хвосто­вая часть успевает разрушиться.

На последнем свойстве струи основан способ защиты от куму­лятивных снарядов с помощью так называемых “взводных” экра­нов (листы металла, сетки и т. д.). Взрыватель, ударяясь об экран, заставляет срабатывать кумулятивный заряд на большем удалении от брони, чем фокусное расстояние. Однако защита эффективна тогда, когда экран располагается от брони на значи­тельном расстоянии. Недостатком экранов являются их низкая живучесть и громоздкость, поэтому они используются, как пра­вило, для защиты наиболее уязвимой части танка—его бортов

Действие снаряда зависит от материала облицовки, он дол­жен быть достаточно прочным, пластичным и большой плотности. Медная облицовка дает бронепробиваемость на 20% больше, чем воронка из малоуглеродистой стали. Большая плотность и пла­стичность способствуют образованию большей по массе и длине кумулятивной струи.

Большое значение имеют чистота обработки облицовки (осо­бенно внутренней поверхности) и точность выполнения геометри­ческих размеров облицовки, заряда и корпуса снаряда.

Кумулятивные снаряды, как и бронебойные всех типов, могут использоваться для разрушения сооружений и поражения находя­щихся в них вооружения и живой силы противника. Кумулятивные снаряды обладают осколочным действием. Современные снаряды пробивают по нормали броневые плиты, равные по толщине примерно 4 калибрам.

Осколочно-фугасные (ОФ) снаряды служат для разрушения сооружений, поражения вооружения и техники, уничтожения и подавления живой силы противника. При отсутствии бронебой­ных и кумулятивных снарядов они могут применяться для стрельбы по бронецелям. Осколочно-фугасный снаряд обладает осколочным и фугасным действием.

Снаряд для гладкоствольной пушки (рис. 24, А) состоит из стального корпуса 2, в котором размещается разрывной заряд d (обычно из тротила). В очко корпуса 2 ввинчен головной взрыва­тель 1. В корпус 2, ближе ко дну, впрессован обтюрирующий поя­сок 4. На корпусе делаются центрующие утолщения а. На донную часть корпуса 2 навинчен корпус 5 стабилизатора. С ним с помощью осей 7 соединяются лопасти 6, удер­живаемые в служебном обращении стопорными винтами 8.

В отличие от снаряда к гладко­ствольной пушке снаряд для нарез­ной пушки (рис. 24,Б) оперения не имеет. В корпусе 2 впрессовы­ваются один-два ведущих пояска 9,

При движении по каналу глад­кого ствола вследствие того, что центр масс лопасти расположен от оси снаряда на большем расстоя­нии, чем ее ось, силы инерции бу­дут стремиться раскрыть лопасти, срезая стопорные винты При вы­лете из канала ствола лопасти сразу раскрываются, обеспечивая стабилизацию снаряда в полете. Не­обходимое проворачивание снаряд получает в полете благодаря скосам на лопастях.

Снаряд для нарезной пушки приобретает вращение при движе­нии ведущих поясков по нарезам вместе с корпусом. В полете сна­ряд стабилизируется вращением.

Основу взрывателя составляет огневая цепь. Она представляет собой комбинацию элементов, со­стоящих из различных ВВ (рис. 25).

Начальный импульс в огневой цепи дает капсюль-воспламени­тель 1 при наколе его жалом а. Между капсюлем-воспламенителем 1 и капсюлем-детонатором 3 может устанавливаться замедли­тель 2 из прессованного черного пороха. Если кран б открыт, то луч огня от капсюля к капсюлю проходит беспрепятственно. При закрытом кране горит пороховая запрессовка, обеспечивая замед­ление в действии взрывателя. Капсюль-детонатор 3 усиливает луч огня, уже давая взрывной импульс. В ряде взрывателей (по кон­структивным соображениям) ставят передаточный заряд 4. Дето­натор 5 вызывает взрыв разрывного заряда 6.

Огневая цепь взрывателя может включать в себя самоликви­датор. Он состоит из капсюля-воспламенителя 7 воспламенительного механизма, большого замедлителя 8 (горение его должно продолжаться в течение нескольких или даже нескольких десятков секунд) и усилительного заряда 9, подрывающего капсюль-дето­натор 3 взрывателя. Луч огня капсюля-воспламенителя 7 может использоваться для воспламенения пороховой запрессовки пиро­технического предохранителя.

В конкретных образцах взрывателей некоторые элементы огневой цепи могут быть изъяты или добавлены новые.

По месту установки взрыватели могут быть головными, дон­ными и головодонными. Огневая цепь последних аналогична рас­смотренной. В донном взрывателе или донной части головодонного взрывателя элементы огневой цепи размещены в обратном порядке, так как разрывной заряд находится сверху взрывателя. Элементы воспламенительного механизма устанавливаются одина­ково во всех взрывателях.

По степени предохранения от преждевременного срабатывания (например, от сотрясения при выстреле) капсюлей взрыватели делятся на предохранительного (большинство), полупредохрани­тельного (редко) и непредохранительного (в настоящее время не применяются) типа. В первом случае предохранитель, препятст­вующий срабатыванию взрывателя, а следовательно, разрыву снаряда, расположен между капсюлем-детонатором и детонато­ром, т. е. в служебном обращении и при движении по каналу ствола оба капсюля изолированы. Во втором — предохранитель размещен за капсюлем-воспламенителем и в третьем—такой предохранитель отсутствует.

По дальности взведения взрыватели можно разделить на два типа: с взведением за дульным срезом ствола (в нескольких мет­рах) и с дальним взведением (в нескольких десятках метров).

Взрыватели, в которых перемещаются механические детали, называются механическими. Взрыватели, в которых используется электрическая энергия, называются пьезоэлектрическими (элек­трическими).

Взрыватель РГМ (В-429) — головной, предохранительного типа, с взведением за дульным срезом, механического типа, с тремя установками. Взрыватель состоит из следую­щих частей: ударного механизма, установочно-замедлительного механизма, поворотного предохранительного механизма и детони­рующего устройства.

Установочно-замедлительный механизм состоит из крана, замедлителя и усилителя во втулочке. Кран имеет канал для| прохода (если он открыт) луча огня от капсюля-воспламенителя к капсюлю-детонатору при срабатывании взрывателя. На торце крана нанесена стрелка, а на корпусе —установочные риски с отметками “О” (“Открыт”) и “З” (“Закрыт”).

Взрыватель имеет три установки:

1) на мгновенное действие (без колпачка, с установкой крана на “О”), обеспечивающее осколочное действие снаряда;

2) на инерционное действие (с колпачком, с установкой крана на “О”—в таком виде взрыватель поступает с завода), обеспечи­вающее осколочно-фугасное действие снаряда;

3) на замедленное действие (с колпачком, с установкой крана на “З”), обеспечивающее фугасное действие снаряда.

Установка взрывателя производится перед заряжанием пушки.

Если в канале ствола случайно от сотрясения при открытом кране сработал один из капсюлей, взрыв капсюля-детонатора не передается детонирующему устройству из-за большой толщины диафрагмы. Если же кран закрыт и сработал капсюль-воспла­менитель, то есть опасность после прогорания замедлителя полу­чить разрыв снаряда близко от пушки. Чтобы этого не произошло, установлен стопор-ныряло, который под действием давления газов от капсюля-воспламенителя, срезая чеку, опускается вниз и стопорит поворотную втулку в исходном положении.

После вылета из канала ствола прекращается действие сил инерции в направлении, противоположном движению снаряда, и действуют вследствие замедления снаряда небольшие, силы инер­ции, направленные в сторону движения снаряда.

Действие снаряда у пре­грады зависит от установки взрывателя, в конечном итоге — от времени его срабатывания. Оно равно при разных установках: на мгновенное действие—меньше 0,001, на инерционное действие—порядка 0,005—0,01 и на замед­ленное действие—от 0,1 до 0,15 с.

При первой установке снаряд дает осколочное действие. При встрече с преградой под действием грунта ударник перемеща­ется навстречу ударнику. Вследствие быстрого срабатывания взрывателя снаряд мало углубляется в преграду и разрыв происходит почти над поверх­ностью грунта. Зона разлета осколков имеет сложные очертания, так как скорость разлета осколков складывается со скоростью встречи снаряда с преградой (рис. 26). Наибольшее количество осколков (до 70%) дают стенки корпуса снаряда. Разлетаются эти осколки в боковом направлении. Начальная скорость разлета находится в пределах 700—1200 м/с. Для вывода из строя живой силы обычно считают только осколки, имеющие массу не менее 4 г, так как мелкие осколки быстро теряют скорость. 76-мм сна­ряд дает около 200 убойных осколков, 152-мм—до 800.

Осколочное действие ОФ снарядов оценивается приведенной зоной осколочного действия. За приведенную зону осколочного действия принимается прямоугольник, равновеликий площади, в пределах которой при разрыве снаряда вероятность поражения цели близка к 1,0. При этом цели, представленные в виде мише­ней. могут быть двух видов: “стрелки в рост” и “стрелки лежа”.

Осколочно-фугасное действие ОФ снаряда получается при инерционном действии взрывателя. При встрече с преградой снаряд замедляет свое движение. Колпачок предо­храняет ударник от воздействия на него грунта, а инерционный ударник по инерции перемещается к жалу, накалывая капсюль воспламенитель. Луч огня от него через канал крана поступает к капсюлю-детонатору. Срабатывает детонирующее устройство. Разрыв снаряда происходит с небольшим замедле­нием, когда снаряд несколько, углубился в грунт, в связи с чем часть осколков не перехватывается грунтом, но при этом сказыва­ется и разрушающее действие взрыва ВВ снаряда.

При установке взрывателя на замедленное действие луч огня от капсюля-воспламенителя передается капсюлю-детонатору через замедлитель, так как в этом случае кран закрыт. Раз­рыв снаряда происходит со значительным замедлением.

Фугасное действие ОФ снарядов оценивается размерами воронки (рис. 27), которую делает снаряд в грунте средней плот­ности. Диаметр воронки при этом получается в 3—5 раз больше ее глубины.

Стрельба с установкой взрывателя на замедление может при­меняться по сооружениям с перекрытием и при стрельбе на рикошетах. Рикошетом называется такое взаимодействие снаряда с грунтом, которое сопровождается ударом снаряда о грунт и отскоком от поверхности грунта. При стрельбе по грунту с углами встречи до 10°, если не произошло разрыва снаряда, рикошетируют все снаряды; при углах 10—20°—до 75%, при углах 20—30°—только 30%, а при больших углах—все остаются в грунте.

Снаряды малого калибра делают только осколочными в связи с тем, что они не могут дать значительного фугасного дей­ствия из-за малого количества ВВ. Стенки корпуса осколочного

снаряда имеют большую толщину и необходимое количество ВВ для получения нужного осколочного действия. В фугасных снаря­дах толщина стенок корпуса минимальна: только для получения необходимой прочности при выстреле и углублении в грунт.

В ОФ снарядах среднего калибра преобладает осколочное действие, в снарядах большого калибра — фугасное.