Пушки с нарезным стволом тоже могут стрелять кумулятивными снарядами

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 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.

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.

Закрученная «рифлёная» кумулятивная облицовка и снаряд М789

Второй метод технологически чуть менее изощрённый, поскольку не требует сложного и высокоточного процесса изготовления закрученной 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

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.

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

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.