Топ ОПК - 2020: Щорічний рейтинг підприємств ОПК України

останнє оновлення 27.03.21 Топ ОПК (ВПК) України 2020 – щорічний рейтинг українських підприємств, які виробляють продукцію (надають ...

пʼятниця, 2 квітня 2021 р.

Підкаліберний бронебійний снаряд: Історія з анатомією

Автор: Едуард Перов
Підкаліберний бронебійний снаряд: Історія з анатомією

На сьогодні, попри велику кількість кумулятивних снарядів і ракет різного виконання, підкаліберні снаряди залишаються найбільш вбивчим і водночас час самим простим у використанні протитанковим засобом. Їх заброньова дія, що обумовлена руйнівним осколковим потоком, на голову перевершує дію кумулятивних струменів, а стрільба ними завдяки величезної швидкості польоту не пред'являє високих вимог до кваліфікації навідника. Однак цим снарядів довелося пройти довгий еволюційний шлях, щоб знайти звичний нам вид і зайняти гідне місце у боєкомплекті танків. Не маючи на меті розповісти про кожен снаряд окремо, спробуємо простежити їх еволюційний ланцюжок.

Що таке підкаліберний бронебійний снаряд?

Найменування «підкаліберний» говорить само за себе. У буквальному сенсі це снаряд, калібр якого менше внутрішнього діаметра ствола гармати. Хоча більшість людей, які цікавляться військовою технікою, вважають «підкаліберність» прерогативою виключно бронебійних засобів, у різний час існувала маса абсолютно інших по класу снарядів: це і дослідні осколкові підкаліберні снаряди для радянських і іноземних зенітних гармат, і, наприклад, підкаліберні осколково-кумулятивні противертолітні снаряди для американських танків «Абрамс». Попри відмінність начинки та функціональної приналежності, всі підкаліберні снаряди – це високошвидкісні тіла.

Оперений бронебійний підкаліберний снаряд в процесі відділення провідного пристрою в польот Оперений бронебійний підкаліберний снаряд в процесі відділення провідного пристрою в польоті (джерело: army-news.org)

Завдяки тому, що калібр снаряда менше калібру ствола, його маса значно менше каліберного снаряда, діаметр якого дорівнює калібру ствола. При рівних порохових метальних зарядах це забезпечує підкаліберному снаряду перевагу у швидкості, яка, в залежності від призначення виробу, грає ту чи іншу роль: зенітні або противертолітні снаряди швидше досягають цілі, а бронебійні, кінетичної дії, пробивають товщу броню, ніж їх каліберні побратими.

Конструктивно бронебійний підкаліберний снаряд складається з головного активного тіла – сердечника, виконаного, як правило, з твердих або важких сплавів на основі урану або вольфраму або, як це часто було в період Другої світової війни, навіть з твердих сортів стали. Для ведення снаряда по каналу ствола гармати та для обтурації порохових газів сердечник забезпечується легким каліберним провідним пристроєм (піддоном) різної конструкції.

Тотальна перевага в бронепробитті над каліберними снарядами досягається завдяки трьом основним факторам: високій швидкості польоту, фізичним і хімічним властивостям матеріалу сердечника, а також мінімальної площі контакту з бронею.

За час свого існування серійні бронебійні підкаліберні снаряди поділилися на три основних покоління, які ми й розглянемо.


Бронебійні підкаліберні снаряди з невідокремлюваним піддоном (APCR – Armor Piercing Composite Rigid)

Масове застосування снарядів даного типу почалося під час Другої світової війни. Дарма що їх був гострий дефіцит, з перемінним успіхом пострілювали такими снарядами всі основні учасники конфлікту. Ефект, звичайно, присутній, але теж перемінний.

Котушкові та обтічні підкаліберні снаряди Котушкові та обтічні підкаліберні снаряди (джерело: btvt.info)

Основним видом підкаліберних снарядів, які використовувалися в ході війни, були так звані «котушки» – снаряди, піддон яких був виготовлений з легкого сплаву і мав форму котушки для ниток / проволоки / дроту / ліски.

Як правило, калібр сердечника таких снарядів був у 2-2,5 раза менше калібру ствола, а його довжина сягала приблизно трьох-чотирьох його діаметрів. Сердечник виконувався з карбіду вольфраму – дуже твердого, але вкрай крихкого матеріалу, який абсолютно не підходив для ураження товстої броні, особливо під кутом. Часто робилися сурогати з твердих сортів стали.

Котушкові підкаліберні снаряди для радянських гармат. Справа наліво: 57-мм, 76-мм, 85-мм, 100-мм. Котушкові підкаліберні снаряди для радянських гармат. Справа наліво: 57-мм, 76-мм, 85-мм, 100-мм. (джерело: kpopov.ru)

За своєю суттю ці снаряди були засобом виключно ближнього бою. Вони мали невелику масу і неправильну балістичну форму, а завдяки невідокремлюваному піддону показували невелику купчастість бою і катастрофічно швидко втрачали швидкість у польоті. Через це на відстані понад 1 км стрільба ними ставала ненабагато ефективніше, ніж каліберними бронебійними снарядами. Наприклад, 85-мм підкаліберні котушкові снаряди БР-365П танка Т-34-85 з дистанції 500 м пробивали під прямим кутом близько 140 мм, а з 1 км – вже 110 мм, що всього на 8-10 мм більше, ніж у гостроголового каліберного снаряда БР-365К.

Підкаліберний снаряд обтічної форми в розрізі
Підкаліберний снаряд обтічної форми в розрізі. (джерело: russianarms.ru)

Пізніше з'явився ще один тип підкаліберних снарядів з невідокремлюваним піддоном – снаряди обтічної форми. Вони відрізнялися від «котушок» суцільним корпусом, схожим на такий у каліберного снаряда. Подібна форма повністю розв'язувала проблему невеликої дальності ефективного вогню.

Говорячи про підкаліберні «котушки» і снаряди обтічної форми, можна виділити два основних мінуси, які не дозволили їм надовго затриматися в боєкомплекті танкових і протитанкових гармат.

Перший мінус – це погана «закусиваємість» на похилій броні, притаманна, втім, майже всім снарядам з твердими сердечниками. Якщо при стрільбі гостроголовими каліберними снарядами по танках з бронею, розташованої під раціональними кутами нахилу, часто спостерігаються рикошети, то підкаліберні снаряди ще частіше просто розривалися на шмаття, не встигнувши проникнути в сталевий масив. Приблизно той же ефект виробляли сталеві екрани, після подолання яких від снарядів найчастіше залишалося хмара осколків.

Другий істотний мінус, як і перший, стосується неефективної роботи снарядів по похилим броньовим перешкодам, але вже в аспекті пробивної здатності. Річ у тім, що твердий сердечник, тільки почавши проникати у броню, відчуває потужну згинальну дію, що готує в ньому початкові руйнування. При подальшому проникненні сердечник піддається так званої денормалізації – виштовхувальної реакції сталевого масиву, яка змінює його траєкторію в сторону паралелі з броньовим листом. В результаті сердечник починає в буквальному сенсі руйнуватися на безліч осколків прямо в каналі пробоїни. Якщо йому вистачає швидкості, то він досягає тильної сторони броньової плити, де його траєкторія різко нормалізується (наближається до перпендикуляра по відношенню до броні), і розколотий на велике число фрагментів сердечник влітає в заброневий простір.

Всі ці обставини призводять до того, що показуючий чудові результати по вертикальних бронеплитах снаряд практично повністю втрачає всі свої переваги при зустрічі з похилою бронею, у два-три рази та більше втрачаючи бронепробівну здатність. Для прикладу можна взяти вже згаданий підкаліберний снаряд БР-365П: маючи на дистанції 500 м під прямим кутом проникальність в 140 мм, під кутом 60° він пробивав всього лише 50-55 мм (глибина пробоїни становила 100-110 мм).

Розрахункові траєкторії центру інерції сердечника, що не деформується  при пробитті щодо товстої сталевої броньової перепони (α = 60°). Розрахункові траєкторії центру інерції сердечника, що не деформується при пробитті щодо товстої сталевої броньової перепони (α = 60°). (джерело: Источник: В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов [та ін.]. Частные вопросы конечной баллистики. – М.: МГТУ им. Баумана, 2006)

Виправити ситуацію з низьким бронепробиттям могли б бронебійні наконечники, що складаються з менш твердого матеріалу, ніж сердечник. Їх установка в носовій частині снаряда дозволяє трохи знизити руйнівний вплив на ударник, але в цілому, звичайно, не вирішує проблему. Комплексне і радикальне рішення полягало в збільшенні маси та поліпшення фізико-хімічних властивостей сердечника, а також підвищенні початкової швидкості снаряда. Остання умова не могла бути виконана, оскільки цьому заважала паразитарна маса невідокремлюваних піддонів «котушок» і обтічних підкаліберних снарядів. Простоявши на озброєнні в діючих військах до середини-кінця 1950-х років, вони поступово почали витіснятися новим типом снарядів – з піддоном, що відокремлюється.


Підкаліберні бронебійні снаряди з відкидними піддонами, що стабілізуються обертанням (APDS - Armour Piercing Discarding Sabot)

Розглядаючи загальні властивості конструкції підкаліберних снарядів з піддонами, що відокремлюються, варто звернути увагу на деяку їх схожість зі снарядами попереднього покоління: невеликий по довжині сердечник, в залежності від моделі снаряда забезпечений бронебійним наконечником і укладений в сталеву оболонку перевідної форми.

Для ведення по каналу ствола та обтурації порохових газів сердечник забезпечувався новим піддоном – легкосплавним провідним пристроєм секторного типу. Як правило, провідний пристрій складався з декількох секторів, поділених по вертикалі. Між собою вони скріплювалися різними способами: елементами, що руйнуються або зминаються, болтами, що зрізаються, та стягуваними кільцями із пластику або легкого сплаву. Провідний пристрій в більшості снарядів було двоопорним, тобто мав два площадки контакту з каналом ствола. Нижній майданчик опори, розташований ближче до хвостової частини снаряда, мала провідний поясок, а верхня опора – стягувальне кільце.

Підкаліберний снаряд з піддоном, що відокремлюється 3БМ8 для 100-мм гармат танків Т-54/55 Підкаліберний снаряд з піддоном, що відокремлюється 3БМ8 для 100-мм гармат танків Т-54/55. (джерело: russianarms.ru)

Після пострілу, в момент вильоту снаряда зі ствола, кріпильні елементи ведучого пристрою руйнувалися внаслідок відцентрової сили (обертання, переданого снаряду нарізами в стволі) і опору повітря, після чого вони відокремлювалися – далі летів уже тільки сердечник в оболонці. Для полегшення процесу відділення ведучий пристрій часто оснащувалося у хвостовій частині спеціальної порожнистою камерою, в якій акумулювалися порохові гази, які надають додаткову розривну дію на сектори.

Позбавлення підкаліберних снарядів від піддона в польоті дозволило значною мірою збільшити їх балістичні характеристики: підвищити початкову швидкість до 1500 м/с (снаряди з невідокремлюваним піддоном в середньому мали швидкість не вище 1000-1100 м/с), кучність бою і бронепробівну здатність.

Завдяки значному підвищенню початкової швидкості нових підкаліберних снарядів стало можливим застосування важкосплавних сердечників на основі вольфраму. На відміну від своїх твердих карбід-вольфрамих попередників, матеріал цих ударників схильний до пластичної деформації при взаємодії зі сталевою бронею на великих швидкостях. Вигода від застосування важкосплавних сердечників полягала в тому, що при проникненні в похилу броню вони не відчували по всій своїй довжині ту руйнівну дію, яка впливала на їх попередників. У зоні контакту з бронею головна частина сердечника утворювала своєрідний пластичний шарнір, що пом'якшує вплив сталевого масиву, тому такі снаряди були схильні до денормалізації та пробивали похилу броню танків навіть краще, ніж вертикальну. У міру проходження через броню важкосплавні сердечники частково втрачали свою масу, зменшуючись в довжині, оскільки їх головна частина, постійно деформуючись, «розмазувалася» об стінки пробоїни. За цю властивість у технічній літературі вони отримали назву «спрацьовуємі».

У кінці 1950-х років зусиллями британських інженерів на озброєння була прийнята 105-мм нарізна високоімпульсна танкова гармата L7, буквально стала легендою. У різних варіаціях вона встановлювалася на безлічі танків в різних країнах – навіть на американський М1 «Абрамс». Саме для цієї гармати і були розроблені перші по-справжньому масові вольфрамові підкаліберні снаряди з піддоном, що відокремлюється: L28 і L52, що мали твердосплавний і спрацьовуємі важкосплавні сердечники відповідно. З дистанції 2 км модифікація снаряда L28 під індексом А1 пробивала 300 мм сталевої броні під прямим кутом і 110 мм – під кутом 60°. З цієї ж дистанції L52 модифікації А2 пробивав 210 мм під прямим кутом і 120 мм – під кутом 60°.

Англійські 105-мм БПС L28A1 (а), L52A1 (б) типу APDS Англійські 105-мм БПС L28A1 (а), L52A1 (б) типу APDS. (джерело: В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов [та ін.]. Частные вопросы конечной баллистики. – М.: МГТУ им. Баумана, 2006)

Пізніше підкаліберні снаряди з піддоном, що відокремлюється власного або закордонного виробництва з'явилися і в інших країнах. Наприклад, в США на озброєння були прийняті 105-мм снаряди М392 і М728, по суті які були аналогами британських виробів. У Радянському Союзі для 100-мм гармат танків Т-54/55 в 1966 році на озброєння був прийнятий снаряд 3БМ8 з вольфрам-нікелевим твердосплавним сердечником, який на дистанції 2 км пробивав 190 мм під прямим кутом і 80 мм – під кутом 60°. Через два роки на озброєння надійшли снаряди 3БМ11 для 122-мм гармат серії М-62 танків Т-10М. Вони пробивали з 2 км 320 мм і 110 мм під прямим і 60-градусним кутом відповідно. Мабуть, єдиною країною, яка не стала виробляти обертові підкаліберні снаряди, з піддоном що виділяється, в товарній кількості для власних танків АМХ-30, стала Франція. Через великий крок нарізів в його 105-мм гарматі снаряди досить погано стабілізувалися в польоті.

Підкаліберний снаряд з піддоном, що відокремлюється 3БМ11 для 122-мм гармат танків Т-10М Підкаліберний снаряд з піддоном, що відокремлюється 3БМ11 для 122-мм гармат танків Т-10М. (джерело: russianarms.ru)

Пробувши на озброєнні до 1970-1980-х років, ці підкаліберні снаряди стали витіснятися новим видом кінетичних боєприпасів – опереними підкаліберними снарядами з піддоном, що відокремлюється.


Оперені бронебійні підкаліберні снаряди (APFSDS – Armour Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot))

Існує думка, що оперені підкаліберні снаряди були розроблені і прийняті на озброєння виключно через появу гладкоствольних танкових гармат. Це в корені невірно. Вся річ у тому, що військові вчені, намагаючись підвищити бронепробиття обертових підкаліберних снарядів шляхом збільшення маси сердечника (його довжини), дійшли до природної межі: снаряди, довжина сердечника яких перевищує п'ять-сім його діаметрів, перестають належним чином стабілізуватися обертанням і втрачають в точності бою. Єдиним розв'язанням проблеми виявилося їх стабілізація в польоті за допомогою оперення. При цьому оперені снаряди активно розроблялися і розробляються досі в рівній мірі як для нарізних гармат, так і для гладкоствольних.

Унітарний постріл з опереним підкаліберним снарядом М829А2 з моноблоковим урановим сердечником для 120-мм гармати танків Абрамс Унітарний постріл з опереним підкаліберним снарядом М829А2 з моноблоковим урановим сердечником для 120-мм гармати танків «Абрамс». Снаряд оснащений котушковим провідним пристроєм. (джерело: forum.militaryparitet.com)

Говорячи про конструкцію оперених підкаліберних снарядів, в першу чергу варто зупинитися на активній частині. Вона являє собою видовжене стріловидне тіло з хвостовими стабілізаторами – оперенням. Активні частини перших снарядів такого типу незалежно від країни приналежності виконувалися у вигляді сталевої порожнистої трубки, усередині якої було встановлено сердечник з вольфрамового сплаву, оснащений, як правило, бронебійним наконечником. Він виконував ті ж функції, що й у попередників – захищав сердечник від передчасних руйнувань при введенні в броню. Саме розташування сердечника часто варіювалося: наприклад, в деяких моделях снарядів він перебував у хвостовій частині, щоб максимально знизити руйнівну дію похилої броні на початковій стадії його проникнення.

Оскільки при розробці снарядів вчені мужі вже не були жорстко обмежені ваговими параметрами, сердечники почали рости буквально як на дріжджах. Довжиною 200-300 мм було вже не здивувати – з'являлися моделі важкосплавних ударників довжиною понад пів метра, що забезпечувало вкрай високі показники бронепробиття. До ужитку впроваджувалися моноблочні снаряди, які являли собою вже не сталеву трубку з встановленим в ній ударником, а цілісний довгий «спрацьовуємий» сердечник з оперенням і балістичним наконечником – такі снаряди отримали сленгову назву «ломи». Також у виробництво було впроваджено снаряди з сегментованими сердечниками, що володіють підвищеною пробивною здатністю.

Оперені підкаліберні снаряди для 120-мм гармати танка Леопард-2 Оперені підкаліберні снаряди для 120-мм гармати танка «Леопард-2». (джерело: forum.militaryparitet.com)

Крім твердих і важких вольфрамових сплавів, в якості матеріалу для сердечників стали використовувати важкі метали на основі збідненого урану. Хоча уран за своїми характеристиками в цілому не сильно відрізнявся від вольфраму, у нього було кілька переваг.

Перше: відносна дешевизна виробництва в тих країнах, де розвинена атомна енергетика і виробництво ядерного палива. Друге: при зіткненні з бронею на вкрай високих швидкостях урановий сердечник поводиться краще, ніж вольфрамовий, пробиваючи в середньому більше на 10%, ніж останній. Третє: уламки уранового сердечника, проникнувши за броню всередину танка, мають, як правило, високу температуру і при зіткненні з паливом і пороховими зарядами здатні заподіяти додаткових втрат у вигляді пожежі. Для забезпечення обертання в його секторах можуть бути виконані косі отвори, через які проходять порохові гази і розкручують снаряд в стволі.

Абсолютна більшість підкаліберних снарядів оснащуються легкосплавними або композитними кільцевими та котушковими провідними пристроями (піддонами), що складаються, як і у попередників, з окремих секторів. За способом відділення від активної частини снаряда розрізняють три основних типи піддонів: розтискні, притискні та комбіновані. Розтискний провідний пристрій відділяється від активної частини снаряда при вильоті зі ствола завдяки відцентровій силі. Притискний провідний пристрій відділяється вже внаслідок опору повітря при вильоті зі ствола, через що оснащені ним снаряди мають трохи гіршу купчастість бою. Комбіновані провідні пристрої поєднують в собі конструктивні особливості двох попередніх типів. Для обтурації порохових газів провідні пристрої оснащуються обтюрирующими пасками або, якщо мова йде про снаряди для нарізних гармат, провертають провідним паском, який запобігає передачі обертання активному тілу від стволових нарізів.

Абсолютна більшість підкаліберних снарядів оснащуються легкосплавними або композитними кільцевими та котушковими провідними пристроями (піддонами), що складаються, як і у попередників, з окремих секторів. За способом відділення від активної частини снаряда розрізняють три основних типи піддонів: розтискні, притискні та комбіновані. Розтискний провідний пристрій відділяється від активної частини снаряда при вильоті зі ствола завдяки відцентровій силі. Притискний провідний пристрій відділяється вже внаслідок опору повітря при вильоті зі ствола, через що оснащені ним снаряди мають трохи гіршу купчастість бою. Комбіновані провідні пристрої поєднують в собі конструктивні особливості двох попередніх типів. Для обтурації порохових газів провідні пристрої оснащуються обтурувальними пасками або, якщо мова йде про снаряди для нарізних гармат, повертальним провідним паском, який запобігає передачі обертання активному тілу від стволових нарізів.

Складання радянських снарядів 3БМ22 калібру 125-мм на заводі в Ірані. Провідний пристрій кільцевого типу Складання радянських / російських снарядів 3БМ22 калібру 125-мм на заводі в Ірані. Провідний пристрій кільцевого типу. (джерело: rasekhoon.net)

Провідні пристрої оперений підкаліберних снарядів, як правило, мають одну або дві точки опори в стволі гармати. При цьому в якості другої точки опори снарядів з одноопорним провідним пристроєм використовується їх оперення, діаметр якого відповідає калібру гармати. Однак у каліберного оперення є два істотні мінуси: воно спричиняє більше падіння швидкості та зниження купчастості бою, ніж підкаліберні з малим діаметром.


Характеристики бронепробиття найбільш відомих і поширених оперених підкаліберних снарядів, взяті з відкритих джерел

Модель снаряда і країна-виробник

Матеріал сердечника

Калібр

Початкова швидкість

Бронепробиття під кутом 60° з 2 км

L64A4 (Великобританія)

Вольфрам

105-мм

1490 м/с

340 мм

М111 (Ізраїль)

Вольфрам

105-мм

1455 м/с

340–350 мм

М833 (США)

Уран

105-мм

1485 м/с

500 мм

OFL105E2 (Франція)

Вольфрам

105-мм

1525 м/с

520–540 мм

3БМ42 (СРСР)

Вольфрам

125-мм

1700 м/с

450–460 мм

DM53 (ФРН)

Вольфрам

120-мм

1750 м/с

600–640 мм

М829А3 (США)

Уран

120-мм

1555 м/с

750–780 мм

L27A1 (Великобританія)

Уран

120-мм

1530 м/с

670–700 мм

Резюме

На сьогодні оперені підкаліберні снаряди є найефективнішим засобом протитанкової боротьби, наявними в боєкомплект танків. Ними зручно стріляти: завдяки високій швидкості польоту практично не потрібно брати випередження на відносно великих дистанціях бою. Хоча номінально кумулятивні снаряди дещо перевершують за пробивними можливостями, на важкосплавні довгі сердечники підкаліберних снарядів досить слабо впливає комбіноване бронювання і динамічний захист, через що захиститися від них набагато складніше. Та й забронева дія підкаліберних снарядів, виражена в потужному уламковому потоці, не має собі рівних.

Викладені вище обставини змушують вчених шукати способи вдосконалення цього типу снарядів у вигляді нових сплавів для сердечників, полегшення провідних пристроїв і підвищення енергії порохових зарядів. Однак на сьогодні практично всі резерви існуючих 120-мм і 125-мм гармат основних танків вичерпані, тому незабаром можливий перехід на більш потужні гармати калібру 140-мм і 152-мм, підкаліберні снаряди яких завдяки підвищеній дульній енергії та довжині сердечників можуть досягти пробиття в 1 м і більше.



Література:

  1. В.А. Григорян, А.Н. Белобородько, Н.С. Дорохов [и др.]. Частные вопросы конечной баллистики. — М.: МГТУ им. Баумана, 2006.
  2. В.А. Григорян, Е.Г. Юдин, И.И. Терехин [и др.]. Защита танков. — М.: МГТУ им. Баумана, 2007.
  3. А.В. Бабкин, В.А. Велданов, Е.Ф. Грязнов [и др.]. Средства поражения и боеприпасы. — М.: МГТУ им. Баумана, 2008.
  4. А.Б. Широкорад. Энциклопедия отечественной артиллерии / Под общ. ред. А. Е. Тараса. — Минск: Харвест, 2000.
  5. М.В. Павлов, И.В. Павлов. Отечественные бронированные машины 1945–1965 гг. // Техника и вооружение: вчера, сегодня, завтра. — Москва: Техинформ, 2008. — № 9.


Даний матеріал належить до авторських публікацій.
Думка редакції може не збігатися із точкою зору авторів матеріалів.
Українською мовою перекладено спеціально для Ukrainian Military Pages

Використані джерела:
warspot.ru