Фугасный артиллерийский снаряд

Фугасный артиллерийский снаряд

Наши предки осознавали преимущества «душа» из малых предметов, падающего на головы противника из одного выпущенного снаряда, поэтому идея снаряда, разрывающегося во время полета, зародилась вместе с идеей самого артиллерийского орудия. В примитивном варианте такие снаряды использовались уже во времена зарождения артиллерии. Такой выстрел считался, по вполне понятным причинам, более эффективным. Однако воображение слишком далеко опередило возможности того времени, а отсутствие детонатора отсрочило реализацию этой идеи до начала XIX века, временно решив вопрос снаряд – ядро в пользу последнего. Единственным способом воспламенить заряд было помещение запала в ствол поверх пороха, взрыв которого выбрасывает снаряд, или поместить запал впереди снаряда, тогда можно поджечь запал до выстрела, сунув огонь в ствол. В любом случае такой поджог снаряда был сопряжен с большой опасностью для самого канонира и пушки. Все взрывчатые и зажигательные снаряды того времени назывались гранатами (grenades), поскольку по своей структуре они напоминали плод гранатового дерева. Слово shell – название такого снаряда – произошло от немецкого schale, означающего «внешнее кольцо» или «кора»[76]. В свое время слово «граната» (иногда grenados) использовалось исключительно для обозначения снаряда мортир. Снаряды были круглой или продолговатой формы, за первыми сохранилось название гранаты (grenade), а вторые стали называться бомбами (bomb). Это слово, имеющее единый корень с bombard и bombardier, произошло от греческого bombos, как производящего огромный шум при выстреле первых, примитивных орудий. Есть свидетельство того, что венецианцы стреляли такими снарядами на Ядране (Адриатическое море) в 1376 году. Снаряды с запалом использовались в 1421 году при осаде крепости Св. Бонифация на Корсике. Это были примитивные снаряды, выполненные из двух полусфер камня или бронзы, соединенные железным обручем с петлями и ключами; запал, в виде стальной трубки из листового железа, заправленный взрывателем, вставлялся в одну из полусфер. Другие военные писатели описывали снаряды, используемые в XVI веке, и, наконец, в 1543 году появились сведения об использовании снарядов для мортиры с wild-fire в Англии. Но такие снаряды нашли широкое применение в Европе только в XVII веке, и то лишь как добавление к ядрам, но не как замена. Около 1700 года такими снарядами начали стрелять из гаубиц с небольшим зарядом, и в 1779 году были проведены эксперименты, показавшие, что ими можно стрелять из орудий с большим зарядом. Такое сочетание свойств с увеличением дальности полета было признано ценным фактором и, с совершенствованием конструкции детонаторов, к концу XVIII века такие снаряды были приняты на вооружение крупной артиллерии, полевая артиллерия последовала примеру на 10–20 лет позже. С тех пор для изготовления снарядов пробовались различные материалы: чаще чугун, но пробовались и бронза, и свинец, и латунь, и даже стекло.

В первой половине XIX века типичный фугасный снаряд представлял собою пустотелую чугунную сферу с отверстиями под запал/детонатор, заполненную порохом. К 1860 году в Британии было три типа снарядов: фугасные для полевых орудий, снаряды для ВМС, а также для мортир. Все они отличались лишь незначительно, толщина металла была порядка одной шестой их диаметра, а вес около двух третей сплошного ядра того же калибра. Для того чтобы гарантировать их зарядку запалом/детонатором вперед, к ним приделывались деревянные днища. Такие sabots предназначались еще и для того, чтобы уменьшить вероятность заклинивания при зарядке и смягчить отдачу при выстреле. Необходимость создания запасов таких снарядов была признана комитетом по артиллерии в 1819 году, а 25 ноября 1830 года все деревянные днища должны были изготовляться единой толщиной в полдюйма. Введение нарезного орудия потребовало введения продолговатых снарядов, и такие снаряды со свинцовым покрытием для эффективного взаимодействия с нарезкой были одобрены для орудий Армстронга. Проблемы с затворным механизм и обтюрацией привели к временному отказу от зарядки с казенной части и возвращению к зарядке с дула. Для нарезных дульнозарядных орудий снаряды со свинцовым покрытием оказались непригодными, и вместо них были изготовлены снаряды со шпильками. Однако шпильки оказались крайне непрактичными, они не только ослабляли стенки снаряда, но и приводили к столь значимому зазору между снарядом и стенками канала ствола, что вскоре выводило орудие из строя. Это заставило искать средство для предотвращения проникновения газов, вызывающих эрозию ствола и потерю точности выстрела. Первый такой метод заключался в применении пыжа из папье-маше, выполненного в виде чаши, в которую помещалось основание снаряда, помещаемого между снарядом и зарядом. Однако он был практически сразу же в январе 1869 года заменен на Bolton wads (болтоновские пыжи), которые делались из пульпы, состоящей на 75 % из старого тряпья, известного как «тэмми» (шерстяная блестящая ткань), или woolens (сукно), и 25 % старых просмоленных канатов. Доказав их полную несостоятельность, 22 августа 1872 года от них отказались. Была создана комиссия для решения проблемы образования задиров в стволах тяжелых нарезных дульнозарядных орудий. Предварительные результаты работы комиссии были доложены в июле 1872 года, а окончательные в январе 1877 года. В результате в августе 1878 года были приняты медные обтюраторы затвора. Они устанавливались на снаряды с ведущими выступами (поясками). Это усовершенствование было введено на следующий год после того, как шпильки заменили на ребристый или вращающийся обтюратор, входящий в нарезы ствола. Такие обтюраторы, имеющие значительное преимущество перед шпильками как по дальности полета снаряда, так и по точности, были одобрены в 1818 году как автоматические обтюраторы. Они не только вписывались в нарезы ствола, но и обеспечивали независимую зарядку орудия. Введение заряжаемых с казны орудий привело к применению Vavasseur[77], ведущего пояска снаряда, который практически сохранился до наших дней. Ведущий поясок предотвращает утечку газа вперед, поддерживая таким образом постоянное давление и заставляя снаряд следовать нарезке ствола, придает ему стабильность и увеличивает дальность полета. Ведущий поясок выполняет три функции:

1. Придает вращение снаряду.

2. Центрирует снаряд в стволе.

3. Предотвращает утечку газов в область перед снарядом.

Ранние варианты пояска не всегда справлялись с третьей функцией, поэтому делался еще один газовый поясок. У него была подрезанная кромка или второй уклон, обычно большего диаметра в задней его части. Идея такого пояска была в том, что пороховые газы, упираясь в такую кромку, затолкнут снаряд в посадочное место на нарезы ствола, и, таким образом, более плотно перекроется доступ газам. На практике этого не происходит, но увеличение диаметра кромки помогает уменьшить чрезмерную нагрузку на изношенные нарезы ствола, делая ее целесообразной, даже если она выполняет эту единственную функцию. С тех пор выступающие пояски, похожие по форме, даже не выполняющие функции газовой герметизации, доказали свою полезность. Материал, используемый для ведущего пояска, должен быть чистым от примесей и мягким, но в то же время достаточно прочным, чтобы выдерживать напряжения сдвига, возникающие при придании снаряду вращения. Наиболее приемлемым материалом оказалась медь, хотя в отдельных случаях используются и медно-никелевые и медно-цинковые сплавы. Медно-цинковые сплавы (90 % меди и 10 % цинка) используются относительно недавно. Американцы с успехом используют их в огнестрельном оружии. Преимущество таких сплавов перед медью:

1. Уменьшается омеднение ствола.

2. Цинк, будучи окислителем, предотвращает накапливание каких-либо элементов, препятствующих выполнению функций медного пояска.

3. Экономия меди.

4. Цена.

Ведущие пояски делаются различных форм и размеров, в зависимости от условий применения и назначения. Кроме того, на них влияли и методы нанесения нарезов в стволе, применяемые всеми государствами, эволюционный путь развития которых был описан выше. До повсеместного внедрения нарезного оружия использовали различные методы сообщения снаряду вращательного момента. Две наиболее известные в Англии системы – ланкастерская и уитуортская. Ланкастерская система, предложенная в 1851 году, состояла в том, что ствол орудия выполнялся эллипсом с поворотом 1 на 30. Снаряды для такого орудия изготовлялись также соответствующей овальной формы. Несколько таких орудий сопровождали британские войска в Крымской войне 1855 года. Другой принцип сообщения вращательного момента снаряду был предложен Джозефом Уитуортом между 1856 и 1863 годами. Снаряд изготовлялся гексагонального сечения с закругленными углами под соответствующим образом скрученный ствол. С такими орудиями проводились всесторонние испытания в 1860–1861 годах, но ни одно из них не было принято на вооружение британских ВС.

Представленное выше описание триумфального шествия продолговатых снарядов к нарезным орудиям относится ко всем их типам, кроме дробной и крупной картечи.

Взрыватели фугасных снарядов устанавливались либо в носовой части, либо сзади. Первые использовались в полевой и противовоздушной артиллерии. Вторые были предшественниками бронебойных снарядов. Первый стреловидный снаряд, предназначенный для пробоя брони, был предложен майором Паллисером в 1863 году. Он был изготовлен из закаленного чугуна с овальной головкой 1,5 калибра радиусом и имел следующие характеристики:

1. Поверхностный слой высокой твердости.

2. Разрушительная мощь.

3. Хрупкость.

4. Повышенная плотность.

Снаряд изготовлялся путем вливания расплавленного металла в железную литейную форму, в результате получался твердый белый чугун. Позже для отливки стенок использовалась песчаная форма – для того чтобы охлажденной оставалась только головка. По форме эти снаряды очень напоминают современные бронебойные снаряды. Головка была цельной, стенки снаряда толстые. Относительно малые полости оставлялись для взрывного заряда. Они были очень эффективны против военных кораблей того времени, бронированных плитами из пудлингового железа, обладавшего высокими качествами свариваемости. В 1880–1890 годах стала появляться стальная броня[78], и было также признано, что сталь имеет значительные преимущества перед железом и при изготовлении корпуса снаряда, имеющего в этом случае более высокие боевые качества. Она позволяла увеличить силу взрыва и лучше выдерживала все возрастающую выталкивающую силу пороховых газов, в связи со все более широким применением заряжаемых с казны орудий. Были отлиты первые стальные снаряды с при менением ковки, которая еще более повысила прочность материала.

Порох использовался во всех фугасных снарядах до тех пор, пока в 1896 году не был изобретен лиддит (бризантное взрывчатое вещество). По химическому составу это была пикриновая кислота, или тринитрофенол. После этого фугасные снаряды заполнялись либо порохом, либо бризантным (мощным, фугасным) ВВ (далее БВВ. – Пер.). До 1913 года, в связи с опасениями взрыва БВВ при его размещении в задней части снаряда, все такие снаряды снаряжались только порохом, а снаряды, снаряжаемые БВВ, имели детонатор в передней части снаряда. Стальные бронебойные снаряды были приняты на вооружение британских ВС в 1900 году. Они отливались или выковывались с усиленной головкой и заостренным наконечником и отличались от обычных остроконечных снарядов значительно более толстым металлом в головной части. Вскоре после их введения стальные бронебойные снаряды были оснащены капсулами из мягкой, малоуглеродистой стали. Как было выяснено, такие капсулы сохраняли прочные стальные наконечники от первого удара о броню, увеличивая их пробойную силу, особенно на больших скоростях при ударе, которые увеличивались по мере совершенствования орудий. После 1913 года бронебойные снаряды начали наполнять вместо пороха такими БВВ, как лиддит, шеллит, тротил и амматол. Такие ранние бронебойные снаряды, в сочетании с высокими скоростями при ударе, оказались крайне эффективными против однородной бронезащиты того времени, но для борьбы со все возрастающей прочностью брони на кораблях и увеличением дульной скорости снаряда разрабатывались все новые конструкции с бронебойными наконечниками, к которым добавились баллистические наконечники из тонкой стали или сплавов алюминия.

Основной задачей этих обтекаемых наконечников, обычно радиусом 8 калибров, было улучшение баллистического коэффициента снаряда с целью сохранения высокой скорости удара на больших расстояниях. Совершенствования в металлургии, в ряду заполнителей снарядов и детонаторов значительно повысили эффективность современных типов бронебойных снарядов.

В целом можно сказать, что бронебойная сила современных снарядов возросла в два раза по сравнению с тем, что мы имели полвека назад.

Еще один способ борьбы с броней – это использование кумулятивного снаряда – заряд БВВ в полости – с использованием эффекта Мунро (Munro jet effect) – детонация БВВ в прочном цилиндре с вогнутой головкой. Сформировавшаяся при этом мощная реактивная струя обладает огромной разрушающей силой. Такие снаряды целесообразны для орудий с малой скоростью вылета снаряда, но в целом этот эффект не работает на разнесенной (экранированной) броне. Поэтому такие снаряды не пользуются большим спросом[79]. Как говорилось выше, бронебойные, в том числе кумумятивные, снаряды используются в основном против танков и поставляются для танков и противотанковых орудий для поражения бронированных машин, а также для вооружения пехоты – кумулятивные гранаты[80].

Во время Первой мировой войны фугасные снаряды с БВВ зарядом были включены в поставки полевой артиллерии. Сегодня такие снаряды могут рассматриваться как стандартные для самых разнообразных целей в современной войне. В период между двумя войнами было много сделано для улучшения их баллистических свойств и повышения их смертоносности. Что касается баллистики, все возрастающие требования по увеличению дальности полета заставляли уделять все больше внимания к внешним контурам снаряда, поэтому современные снаряды имеют более длинную вытянутую головную часть и более обтекаемую общую форму, чем их предшественники. Кроме того, современные снаряды имеют меньший зазор между снарядом и стенками ствола, что обеспечивает большую точность стрельбы. Что касается смертоносности, то недавние эксперименты доказали, что высокая степень фрагментации при разрыве снарядов даже превысила ожидаемые эффекты поражения живой силы противника. Такая повышенная фрагментация достигнута совершенствованием конструкций, использованием стали более высоких марок и, в определенной степени, более мощными ВВ и более совершенными системами детонации.

При конструкции снарядов необходимо учитывать:

1. Требуемый эффект на конечной цели.

2. Прочность орудия на воздействие выталкивающих сил. Основная проблема в этом вопросе – сила инерции, которая приводит к «раздуванию» стенок снаряда, что должно быть исключено в ходе расчета прочности материалов.

3. Хорошие баллистические характеристики снаряда.

4. Экономическую обоснованность производства.

Первое условие зависит от назначения снаряда. В фугасных снарядах с БВВ требуется всесторонняя разработка систем детонации для обеспечения наилучших эффектов «бронепробиваемости» различных целей. На войне повышение смертоносности – желаемый эффект. Поэтому детонаторы, обеспечивающие своевременный взрыв, составляют важный элемент конструкции БВВ снаряда. Второй пункт этих требований должен быть выполнен правильным выбором марки стали. Третье требование определяет вес и длину снаряда. Здесь ранее уже упоминались эти аспекты. Баллистические свойства снаряда определяются так называемым «баллистическим коэффициентом», числом, показывающим эффективность преодоления снарядом сопротивления воздуха. Этот коэффициент зависит от диаметра, веса, формы и стабильности полета, зависящей от длины снаряда. Диаметр снаряда определяется калибром орудия, а его оптимальный вес – отношением к диаметру, которое также лежит в довольно узких пределах. Коэффициент формы в целом зависит от внешних контуров, определяющих обтекаемость летящего снаряда воздухом. При скоростях ниже скорости звука давление, создаваемое летящим снарядом, распространяется кольцами быстрее полета снаряда, в то время как при полете со сверхзвуковой скоростью нос снаряда постоянно протыкает сферические волны, образуемые его полетом. В результате образуется конический фронт высокого давления с углом при вершине, зависящим от скорости полета. С увеличением скорости этот угол становится более острым и может взаимодействовать с корпусом снаряда, значительно повышая сопротивление движению. Таким образом, форма головной части снаряда имеет первостепенное значение, и чем выше скорость полета, тем такая форма должна быть более остроконечной. Внешне головная часть (включая детонатор) должна быть гладкой и обтекаемой. Стандарты на отношение длины к среднему диаметру носовой части изменялись от 2 до 8 и более, но длинная носовая часть снаряда сильно снижает точность выстрела, повышая поперечный момент инерции и, соответственно, снижая коэффициент стабильности полета. Баллистические наконечники позволяют повысить дальность полета без потери точности стрельбы. Поэтому они широко применяются для снарядов с детонаторами в задней части снаряда. Для снарядов с детонаторами в головной части они представляют определенные трудности. Устойчивость полета зависит от скорости вращения снаряда, отсутствия рыскания, поперечного момента инерции, положения центра тяжести и правильного размещения снаряда по центру ствола. Конструкторам приходится искать оптимальные компромиссы. Что касается длины, то у стандартного снаряда она должна составлять от 3,5 до 4,5 калибра. Четвертое и последнее условие относится к сфере производства.

Изначально фугасные снаряды имели одно белое кольцо, а бронебойные два. Однако уже давно фугасные снаряды потеряли одно кольцо. С тех пор бронебойные снаряды имеют одно белое кольцо. Формально бронебойные снаряды отмечены одним белым кольцом и белым наконечником. Все заряженные снаряды имеют красную полосу вокруг ската гильзы. Пороховые снаряды окрашены в черное, а снаряды с БВВ зарядом в желтый. Такая маркировка относится, естественно, только к британским ВС.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.