Танковый кумулятивный снаряд: принцип действия. Типы снарядов и принцип их действия

Любители играть в компьютерные танковые «стреляли», как и настоящие военнослужащие, не всегда задумываются о том, как работает тот или иной боеприпас, им важен результат. Однако игрушечная битва отличается от реальной. В войне танки редко воюют между собой, при правильном руководстве войсками они предназначены для прорыва линий обороны противника, подвижных охватов укрепрайонов и нарушения тыловых коммуникаций. Впрочем, и дуэли возможны, и тогда без бронебойных средств не обойтись. Наряду с обычными «болванками» и подкалиберниками, часто применяется и World Of Tanks - игра, разработчики которой постарались передать с максимальной реалистичностью технику времен Второй мировой войны и те боеприпасы, которые использовались армиями, участвующими в ней. Ее условия не претендуют на полную историческую достоверность, но общие представления об условиях танкового боя она дает.

Для того чтобы правильно пользоваться возможным арсеналом поражающих средств, не обязательно, но желательно знать, как работает кумулятивный снаряд, каковы его основные характеристики, и в каких случаях его применять, а в каких можно ограничиться и менее дорогими зарядами.

Танковая эволюция

Первые танки представляли собой медлительные подвижные артиллерийские батареи (иногда с несколькими орудиями), защищенные противопульным бронированием. Это были аналоги бронепоездов, с той разницей, что двигаться они могли не по рельсам, а по пересеченной местности и, само собой разумеется, по дорогам. Эволюция технических решений привела к новым способам применения бронетехники, она стала мобильнее и переняла часть функций кавалерии. Наиболее передовыми достижениями могла похвалиться советская инженерная школа, которая уже к концу тридцатых годов XX века пришла к общей концепции, определяющей облик Все остальные страны до конца войны продолжали строить боевые машины по устаревшей схеме, с передней трансмиссией, узкими гусеницами, клепаными корпусами и карбюраторными двигателями. Несколько больших по сравнению с Великобританией и США успехов добилась нацистская Германия. Инженеры, строившие «Тигры» и «Пантеры» сделали ряд попыток увеличить стойкость своих машин, применив наклонное бронирование. Ширину гусениц немцам тоже пришлось изменить согласно условиям Восточного фронта. Длинноствольные орудия стали еще одним признаком, приближающим характеристики к современным стандартам. На этом прогресс в стане наших врагов остановился.

Когда у нас появились кумулятивные боеприпасы

Как показала история, к общей идеологии танкостроения, принятой в СССР, мировая техническая мысль пришла лишь к середине пятидесятых годов. Но были и направления, на которых противник нас опережал. Уже в начале войны на вооружении германских войск состоял кумулятивный снаряд. Принцип действия этого грозного бронебойного средства, в общем и целом, был известен советским конструкторам по данным разведки. С началом боевых действий появилась возможность изучить и трофейные образцы. Но при попытках изготовить копии и аналоги возникли многочисленные технические трудности. Только к 1944 году в СССР создали свой собственный артиллерийский и танковый кумулятивный снаряд, способный пробить возросшую к тому времени броневую защиту немецких машин. В настоящее время большая часть боекомплекта каждой боевой единицы состоит именно из этого типа боеприпаса.

Трудное положение на Восточном фронте

Следует отметить и тот факт, что в начале войны немцам было крайне затруднительно бороться с советской бронетехникой. Все средние, и тем более тяжелые танки, состоявшие на вооружении Красной Армии, имели надежное противоснарядное бронирование, к тому же наклонное. Калибра башенных орудий, если они были (а Т-1, например, вооружался только пулеметом), не хватало, чтобы поразить Т-34 или КВ. С нашими танками могла бороться только штурмовая авиация, полевая или стреляющая, как правило, болванками. Эффективность применения возрастала, если заряд был кумулятивный. также обладал сильной бронебойностью, но он в производстве оказался слишком сложным и требовал высоких затрат, а Германии, воевавшей кроме Восточного фронта и на море, и в Африке, приходилось экономить.

Первые попытки создать противотанковые средства

Сразу же после появления бронетехники на полях сражений перед противодействующими сторонами встал вопрос о ее уничтожении или, в крайнем случае, нанесении ей наибольшего ущерба. Обычный патрон защиту не пробивал, хотя ее слой был не очень толстым по причине малой мощности двигателей внутреннего сгорания того времени (а было это в годы Первой мировой). Специальных еще не было, их требовалось изобрести. Конструкторские возможности ограничивались двумя факторами: стоимостным, с одной стороны, и поражающим - с другой. Мысль двигалась в разных направлениях. Вершиной ее стал кумулятивный снаряд. Принцип действия разных бронебойных снарядов будет рассмотрен ниже.

Чем пробить броню

Чтобы пробить обычную листовую броню, нужно концентрированно воздействовать на ее участок, сообщая ему кинетическую энергию. Проще всего делать это с помощью снаряда, представляющего собой сплошную болванку, снабженную заостренным концом, сминаемым при ударе о препятствие. Условием разрушения преграды может стать достаточно сильный импульс, вызывающий местные перенапряжения, превышающие по величине межмолекулярные связи металла. Так и поступали вначале: стреляли болванками, понимая, что взрыв, произведенный даже на самой поверхности брони, вряд ли сможет поразить живую силу и механизмы в силу рассеянности Осколки в данном случае тоже практически бесполезны.

Болванка треснула по танку

Совершенствование броневой защиты, а также применение ее наклонного расположения снизило эффективность сплошного бронебойного снаряда. Попадая на скошенную плоскость, он чаще всего рикошетил, хотя в силу своих особенностей иногда оказывался способен на так называемую нормализацию. Она состояла в том, что после первого касания наконечника вектор движения несколько менялся (до пяти градусов), а угол удара о броню становился более тупым. Это приводило к более эффективному распределению нагрузки на участок поражаемой защиты, и даже если броня не пробивалась насквозь, с внутренней ее стороны образовывалась своеобразная воронка, а кусочки металла летели внутрь машины с высокой скоростью, калеча и убивая экипаж. К тому же не следует сбрасывать со счетов и компрессионное воздействие, иными словами, сильное и быстрое изменение давления (по своей сущности, мощный удар воздушной волны).

Подкалиберные средства

Прочный стальной сердечник, заключенный в более мягкий снаряд, может решить проблему разрушения броневой защиты. После попадания этот стержень как бы выходит за пределы своей временной оболочки и наносит сильный удар, сконцентрированный на небольшой площади. Подкалиберники способны пробивать толстую броню, частично сохраняя преимущества снаряда-болванки. У них есть свои пороки, меньшая бронебойность на длинных дистанциях и куда более скромный угол нормализации (доворот не превышает двух градусов). При всей эффективности этот боеприпас был достаточно высокотехнологичен, дорог, к тому же не всегда справлялся со своей задачей. И тогда появился…

Как действует кумулятивный снаряд

Главный недостаток всех предыдущих разработок в области бронебойных боеприпасов выражен в самом их названии. Они предназначены для того, чтобы пробить. Но этого бывает мало. Ну, сделали дыру в броне, но если ею энергия снаряда погашена, то он уже не может нанести существенного вреда внутренним механизмам и экипажу. Танк можно отремонтировать, заварив пробоину, раненых танкистов отправить в госпиталь, убитых похоронить с почестями, а машину вновь отправить в бой. Однако все это становится невозможным, если в броню угодил кумулятивный снаряд. Принцип действия его заключается в том, что после прожигания отверстия, в него устремляется разрывной заряд, уничтожающий все, что казалось надежно защищенным.

Устройство

В настоящее время для борьбы с танками нет более эффективного средства, чем кумулятивный снаряд. World Of Tanks предлагает геймерам приобретать их только за «золото», относя эти виртуальные боеприпасы к «голдовым». И немудрено, при удачном попадании они гарантируют уничтожение цели. Расходовать их на противников, не обладающих достаточно высокой степенью защиты, не стоит. Если можно применить обычную «бэшку», то есть бронебойный снаряд, то рекомендуется использовать его. Узнать, как купить кумулятивный снаряд, легко, прочитав условия игры, но его рекомендуется не тратить попусту, а то в нужный момент его как раз и не хватит. Но это все игры, а в настоящем бою…

В устройстве кумулятивного боеприпаса успешно применен общевоенный принцип концентрации. На малой площади первичного контакта возникает струя раскаленного до плазматического состояния газа, которая подобно сварочному аппарату прожигает отверстие. Термитное действие сопровождается проникновением внутрь защищенного пространства основного заряда, разрывающегося уже под броней и несущего основные разрушения. Этот принцип использован в устройстве ручного «Фаустпатрона», широко применявшегося в конце Второй мировой войны. Так же работает и кумулятивный снаряд РПГ. Однако и с этой проблемой танкостроители научились бороться.

Противодействия кумулятивному взрыву

Первые образцы бронепрожигающих боеприпасов были рассчитаны на броневую защиту, примененную на танках периода Второй мировой войны, а она была незатейливой. Ничто не мешало струе раскаленного газа действовать на слой металла, она возникала сразу же после удара. Простейшая контрмера - создание условий для преждевременного срабатывания термитной составляющей заряда. Для этого вполне достаточно создать внешний слой «фальшброни» - и струя вместо металла будет нагревать воздух.

Второй способ применим для любых танков, созданных без учета возможностей кумулятивных снарядов. Нужно рассеять концентрированный поток небольшим контрвзрывом, для чего на броню можно поместить тротил в специальных коробочках на наружной поверхности машины. Этот метод сегодня применяется достаточно широко.

Третий способ используется в танках последнего поколения, в которых применена интегрированная броневая технология. Современная защита - многослойная, в ней чередуются керамические наполнители, взрывчатые расследователи и сверхпрочная листовая броня.

Тандемные снаряды

Нет такой защиты, которую вообще нельзя было бы преодолеть. На смену обычным «прожигателям» брони после появления методов противодействия пришел тандемный кумулятивный снаряд. Принцип действия его отличается от классического тем, что термитный и основной боезаряды разнесены по длине, и если ложно сработает первая ступень, то вторая уж точно достигнет цели. В настоящее время известны противотанковые средства с двумя и тремя зарядами. Направление термитных струй в некоторых моделях (главным образом, российских) смещены друг относительно друга, для того, чтобы они не мешали одна другой. Это обеспечивает способность пробивать до 800 мм современной защиты.

Таков кумулятивный снаряд. War Thunder, World Of Tanks и другие подобные компьютерные игры дают общее представление об особенностях применения этого боеприпаса и его характеристиках. Будет лучше, если эти знания останутся полезными только геймерам для их виртуальных сражений.

Механизм действия кумулятивного заряда

Кумулятивная струя

Кумулятивный эффект

схема образования кумулятивной струи

Волна, распространяясь к боковым образующим конуса облицовки, схлопывает её стенки друг навстречу другу, при этом в результате соударения стенок облицовки давление в материале облицовки резко возрастает. Давление продуктов взрыва, достигающее ~10 10 Н/м² (10 5 кгс/см²), значительно превосходит предел текучести металла. Поэтому движение металлической облицовки под действием продуктов взрыва подобно течению жидкости и связано не с плавлением, а с пластической деформацией.

Аналогично жидкости металл облицовки формирует две зоны - большой по массе (порядка 70-90 %), медленно двигающийся «пест» и меньшую по массе (порядка 10-30 %), тонкую (порядка толщины облицовки) гиперзвуковую металлическую струю , перемещающуюся вдоль оси. При этом скорость струи является функцией от скорости детонации взрычатого вещества и геометрии воронки. При использовании воронок с малыми углами при вершине, возможно получить крайне высокие скорости, но при этом возрастают требования по качеству изготовления облицовки, так как повышается вероятность преждевременного разрушения струи. В современных боеприпасах используются воронки со сложной геометрией (экспоненциальные , ступенчатые и др.), с углами в диапазоне 30 - 60 градусов, а скорость кумулятивной струи при этом достигает 10 км/сек.

Так как скорость кумулятивной струи превышает скорость звука в металле, то струя взаимодействует с бронёй по гидродинамическим законам , то есть они ведут себя как при соударении идеальных жидкостей. Прочность брони в её традиционном понимании в этом случае практически не играет роли, а на первое место выходят показатели плотности и толщины бронирования. Теоретическая пробивная способность кумулятивных снарядов пропорциональна длине кумулятивной струи и квадратному корню отношений плотности облицовки воронки к плотности брони. Практическая глубина проникновения кумулятивной струи в монолитную броню у существующих боеприпасов варьируется в диапазоне от 1,5 до 4 калибров.

При схлопывании конической оболочки скорости отдельных частей струи оказываются различными и струя в полёте растягивается. Поэтому небольшое увеличение промежутка между зарядом и мишенью увеличивает глубину пробивания из-за удлинения струи. При значительных расстояниях между зарядом и мишенью струя разрывается на части, и эффект пробивания снижается. Наибольший эффект достигается на так называемом «фокусном расстоянии». Для выдерживания этой дистанции используют различные типы наконечников соответствующей длины.

Использование заряда с кумулятивной выемкой, но без металлической облицовки, снижает кумулятивный эффект, так как вместо металлической струи действует струя газообразных продуктов взрыва. Но при этом достигается значительное более разрушительное заброневое действие.

Ударное ядро

Формирование «ударного ядра»

Для образования ударного ядра кумулятивная выемка имеет тупой угол при вершине или форму сферического сегмента переменной толщины (у краёв толще, чем в центре). Под влиянием ударной волны происходит не схлопывание конуса, а выворачивание его «наизнанку». Полученный снаряд диаметром в четверть и длиной в один калибр (первоначальный диаметр выемки) разгоняется до скорости 2,5 км/с. Бронепробитие ядра меньше, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на расстоянии до тысячи калибров. В отличие от кумулятивной струи, состоящей лишь из 15 % массы облицовки, ударное ядро образуется из 100 % её массы.

История

В 1792 году горный инженер Франц фон Баадер (Franz von Baader) высказал предположение, что энергию взрыва можно сконцентрировать на небольшой площади используя полый заряд. Однако в своих экспериментах фон Баадер использовал черный порох который не может взрываться и формировать необходимую детонационную волну. Впервые продемонстрировать эффект применения полого заряда удалось лишь с изобретением бризантных взрывчатых веществ. Это сделал в 1883 году изобретатель фон Фёрстер (von Foerster).

Повторно открыл кумулятивный эффект, исследовал и подробно описал его в своих работах американец Чарльз Манро (Charles Edward Munro) в 1888 году.

В Советском Союзе 1925-1926 годах изучением зарядов взрывчатых веществ с выемкой занимался профессор М. Я. Сухаревский.

В 1938 году Франц Томанек (Franz Rudolf Thomanek) в Германии и Генри Мохоупт (Henry Hans Mohaupt) в США независимо друг от друга открыли эффект увеличения пробивной способности путем применения металлической облицовки конуса.

Впервые в боевых условиях кумулятивный заряд был применен 10 мая 1940 г. при штурме форта Эбен-Эмаль (Бельгия). Тогда для подрыва укреплений войсками германии были применены переносные заряды двух разновидностей в виде полых полусфер массами 50 и 12,5 кг.

Рентгено-импульсная съемка процесса, осуществленная в 1939 - начале 1940-х годов в лабораториях Германии, США и Великобритании позволила существенно уточнить принципы действия кумулятивного заряда (традиционная фотосъемка невозможна из-за вспышек пламени и большого количества дыма при детонации).

Одним из неприятных сюрпризов лета 1941 года для танкистов РККА стало применение войсками Германии кумулятивных боеприпасов. На подбитых танках обнаруживались пробоины с оплавленными краями, поэтому снаряды получили название «бронепрожигающих». 23 мая 1942 года на Софринском полигоне были проведены испытания кумулятивного снаряда к 76-мм полковой пушке, разработанного на основе трофейного немецкого снаряда. По результатам испытаний 27 мая 1942 года новый снаряд был принят на вооружение.

В 1950-е годы был достигнут огромный прогресс в понимании принципов формирования кумулятивной струи. Предложены методы усовершенствования кумулятивных зарядов пассивными вкладышами (линзами), определены оптимальные формы кумулятивных воронок, разработаны методы компенсации вращения снаряда путем рифления конуса, применены более мощные взрывчатые вещества. Многие из обнаруженных в те далекие годы явлений изучаются до настоящего времени.

Примечания

Ссылки

• Теория процесса бронепробивания кумулятивных и подкалиберных снарядов Танковая мощь
• В. Мураховский, сайт «Отвага 2004» Ещё один кумулятивный миф .

Бетонобойный | Бронебойно-фугасный | Бронебойный | Бронебойно-зажигательный | Зажигательный | Трассирующий | Ударное ядро | Кумулятивный | Кумулятивно-осколочный | Осколочный | Осколочно-фугасный | Фугасный | Химический | Ядерный | Агитационный | Дымовой | Осветительный | Пристрелочно-целеуказательный | Боеприпасы специального назначения | Нелетальные боеприпасы

Wikimedia Foundation . 2010 .

В 1941 году советские танкисты столкнулись с неприятным сюрпризом — немецкими кумулятивными снарядами, оставлявшими в броне пробоины с оплавленными краями. Их назвали бронепрожигающими (у немцев в ходу был термин Hohlladungsgeschoss, «снаряд с выемкой в заряде»). Впрочем, немецкая монополия длилась недолго, уже в 1942-м на вооружение был принят советский аналог БП-350А, построенный методом «обратного инжиниринга» (разборкой и изучением трофейных немецких снарядов), — «бронепрожигающий» снаряд для 76-мм пушек. Однако на самом деле действие снарядов было связано не с прожиганием брони, а с совершенно иным эффектом.

Споры о приоритетах

Термин «кумуляция» (лат. cumulatio — накопление, суммирование) означает усиление какого-либо действия за счет сложения (накопления). При кумуляции за счет особой конфигурации заряда часть энергии продуктов взрыва сосредоточивается в одном направлении. На приоритет в открытии кумулятивного эффекта претендуют несколько человек, которые обнаружили его независимо друг от друга. В России — военный инженер, генерал-лейтенант Михаил Боресков, применивший в 1864 году заряд с выемкой для саперных работ, и капитан Дмитрий Андриевский, который в 1865 году разработал для детонации динамита заряд-детонатор из наполненной порохом картонной гильзы с углублением, заполненным опилками. В США — химик Чарльз Мунро, который в 1888 году, как гласит легенда, взорвал заряд пироксилина с выдавленными на нем буквами рядом со стальной пластиной, а затем обратил внимание на те же буквы, зеркально «отраженные» на пластине; в Европе — Макс фон Форстер (1883).

В начале XX века кумуляцию исследовали по обе стороны океана — в Великобритании этим занимался Артур Маршалл, автор вышедшей в 1915 году книги, посвященной этому эффекту. В 1920-х изучением зарядов взрывчатых веществ с выемкой (хотя и без металлической облицовки) занимался в СССР известный исследователь взрывчатых веществ профессор М.Я. Сухаревский. Однако поставить кумулятивный эффект на службу военной машине первым удалось немцам, которые начали целенаправленную разработку кумулятивных бронебойных снарядов в середине 1930-х годов под руководством Франца Томанека.

Примерно в то же время тем же занимался в США Генри Мохаупт. Именно он считается на Западе автором идеи металлической облицовки выемки в заряде ВВ. В результате к 1940-м годам у немцев такие снаряды уже стояли на вооружении.

Смертельная воронка

Как работает кумулятивный эффект? Идея очень проста. В головной части боеприпаса имеется выемка в виде облицованной миллиметровым (или около того) слоем металла воронки с острым углом при вершине (раструбом к мишени). Детонация взрывчатого вещества начинается со стороны, ближайшей к вершине воронки. Детонационная волна «схлопывает» воронку к оси снаряда, а поскольку давление продуктов взрыва (почти полмиллиона атмосфер) превышает предел пластической деформации обкладки, последняя начинает вести себя как квазижидкость. Такой процесс не имеет ничего общего с плавлением, это именно «холодное» течение материала. Из схлопывающейся воронки выдавливается очень быстрая кумулятивная струя, а остальная часть (пест) летит от точки взрыва медленнее. Распределение энергии между струей и пестом зависит от угла при вершине воронки: при угле меньше 90 градусов энергия струи выше, при угле больше 90 градусов выше энергия песта. Разумеется, это очень упрощенное объяснение — механизм формирования струи зависит от применяемого взрывчатого вещества (ВВ), от формы и толщины обкладки.

Одна из разновидностей кумулятивного эффекта. Для образования ударного ядра кумулятивная выемка имеет тупой угол при вершине (или сферическую форму). При воздействии детонационной волны за счет формы и переменной толщины стенок (к краю толще) происходит не «схлопывание» облицовки, а ее выворачивание «наизнанку». Полученный снаряд диаметром в четверть и длиной в один калибр (первоначальный диаметр выемки) разгоняется до 2,5 км/с. Бронепробитие ядра меньше, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на протяжении почти тысячи диаметров выемки. В отличие от кумулятивной струи, которая «отнимает» у песта лишь 15% его массы, ударное ядро образуется из всей облицовки.

При схлопывании воронки тонкая (сравнимая с толщиной оболочки) струя разгоняется до скоростей порядка скорости детонации ВВ (а иногда и выше), то есть около 10 км/с и более. Эта струя не прожигает броню, а проникает в нее, подобно тому как струя воды под давлением размывает песок. Однако в процессе формирования струи разные ее части приобретают разную скорость (задние — меньшую), поэтому далеко кумулятивная струя полететь не может — она начинает растягиваться и распадаться, теряя способность к бронепробитию. Максимальный эффект действия струи достигается на некотором расстоянии от заряда (его называют фокусным). Конструктивно оптимальный режим бронепробития обеспечивается промежутком между выемкой в заряде и головкой снаряда.

Жидкий снаряд, жидкая броня

Скорость кумулятивной струи существенно превышает скорость распространения звука в материале брони (порядка 4 км/с). Поэтому взаимодействие струи и брони происходит по законам гидродинамики, то есть они ведут себя как жидкости. Теоретически глубина проникновения струи в броню пропорциональна длине струи и квадратному корню из соотношения плотностей материала облицовки и брони. Практически бронепробитие обычно даже выше теоретически рассчитанных значений, так как струя становится длиннее за счет разницы скоростей головной и задней ее частей. Обычно толщина брони, которую способен пробить кумулятивный заряд, составляет 6−8 его калибров, а для зарядов с обкладками из таких материалов, как обедненный уран, это значение может достигать 10. Можно ли увеличить бронепробитие, увеличив длину струи? Да, но зачастую это не имеет особого смысла: струя становится чрезмерно тонкой и снижается ее заброневое действие.

За и против

У кумулятивных боеприпасов есть свои достоинства и недостатки. К достоинствам относится то, что, в отличие от подкалиберных снарядов, их бронепробитие не зависит от скорости самого снаряда: кумулятивными можно стрелять даже из легких орудий, не способных разогнать снаряд до высокой скорости, а также использовать такие заряды в реактивных гранатах.

Кстати, именно «артиллерийское» применение кумуляции сопряжено с трудностями. Дело в том, что большинство снарядов стабилизируется в полете вращением, а оно крайне отрицательно влияет на формирование кумулятивной струи — изгибает и разрушает ее. Конструкторы добиваются снижения эффекта вращения различными способами — например, применяя специальную текстуру облицовки (но при этом и бронепробитие понижено до 2−3 калибров).

Другое решение используется во французских снарядах — вращается только корпус, а кумулятивный заряд, установленный на подшипниках, практически не вращается. Однако такие снаряды сложны в производстве, а к тому же в них не полностью используются возможности калибра (а бронепробитие связано с калибром напрямую).

Собранная нами установка вовсе не выглядит аналогом грозного оружия и смертельного врага танков — кумулятивных бронебойных снарядов. Тем не менее она представляет собой достаточно точную модель кумулятивной струи. Разумеется, в масштабе — и скорость звука в воде меньше скорости детонации, и плотность воды меньше плотности обкладки, да и калибр у настоящих снарядов побольше. Наша установка отлично подходит для демонстрации таких явлений, как фокусировка струи.

Казалось бы, выстреливаемые с высокой скоростью из гладкоствольных пушек снаряды не вращаются — их полет стабилизирует оперение, но и в этом случае есть проблемы: при высоких скоростях встречи снаряда с броней струя не успевает сфокусироваться. Поэтому наиболее эффективны кумулятивные заряды в низкоскоростных или вообще неподвижных боеприпасах: снарядах для легких пушек, реактивных гранатах, ПТУРах, минах.

Еще один недостаток связан с тем, что кумулятивная струя разрушается взрывной динамической защитой, а также при прохождении нескольких сравнительно тонких слоев брони. Для преодоления динамической защиты разработан тандемный боеприпас: первый заряд подрывает ее ВВ, а второй пробивает основную броню.

Вода вместо взрывчатки

Для того чтобы смоделировать кумулятивный эффект, совсем не обязательно применять взрывчатые вещества. Мы использовали для этой цели обычную дистиллированную воду. Вместо взрыва ударную волну будем создавать с помощью высоковольтного разряда в воде. Разрядник мы изготовили из обрезка телевизионного кабеля РК-50 или РК-75 внешним диаметром 10 мм. К оплетке припаяли медную шайбу с отверстием 3 мм (соосно с центральной жилой). Другой конец кабеля зачистили на длину 6−7 см и соединили центральную (высоковольтную) жилу с конденсатором.

В случае хорошей фокусировки струи канал, пробитый в желатине, практически незаметен, а при расфокусированной струе выглядит так, как на фотографии справа. Тем не менее «бронепробитие» и в этом случае составляет около 3−4 калибров. На фотографии — желатиновый брусок толщиной 1 см пробивается кумулятивной струей «навылет».

Роль воронки в нашем эксперименте выполняет мениск — именно такую вогнутую форму поверхность воды принимает в капилляре (тонкой трубке). Желательна большая глубина «воронки», а это значит, что стенки трубки должны хорошо смачиваться. Стеклянная не подойдет — гидравлический удар при разряде разрушает ее. Полимерные трубки плохо смачиваются, но мы решили эту проблему, использовав вкладыш из бумаги.

Вода из-под крана не годится — она хорошо проводит ток, который пройдет по всему объему. Воспользуемся дистиллированной водой (например, из ампул для инъекций), в которой нет растворенных солей. При этом вся энергия разряда выделится в области пробоя. Напряжение — около 7 кВ, энергия разряда — порядка 10 Дж.

Желатиновая броня

Соединим разрядник и капилляр отрезком эластичной трубки. Наливать внутрь воду следует с помощью шприца: в капилляре не должно быть пузырьков — они исказят картину «схлопывания». Убедившись, что мениск образовался на расстоянии около 1 см от разрядника, зарядим конденсатор и замкнем контур привязанным к изолирующей штанге проводником. В области пробоя разовьется большое давление, образуется ударная волна (УВ), которая «побежит» к мениску и «схлопнет» его.

Обнаружить кумулятивную струю можно по ее тычку в ладонь, протянутую на высоте в полметра-метр над установкой, или по расплывающимся каплям воды на потолке. Увидеть же тонкую и быструю кумулятивную струю невооруженным глазом очень сложно, поэтому мы вооружились специальной техникой, а именно камерой CASIO Exilim Pro EX-F1. Эта камера очень удобна для съемки быстропротекающих процессов — она позволяет снимать видео со скоростью до 1200 кадров в секунду. Первые пробные съемки показали, что заснять формирование самой струи почти невозможно — искра разряда «слепит» камеру.

Зато можно заснять «бронепробитие». Пробить фольгу не получится — скорость водяной струи маловата для ожижения алюминия. Поэтому в качестве брони мы решили использовать желатин. При диаметре капилляра в 8 мм нам удалось добиться «бронепробития» более 30 мм, то есть 4 калибра. Скорее всего, немного поэкспериментировав с фокусировкой струи, мы смогли бы добиться большего и даже, возможно, пробить двухслойную желатиновую броню. Так что в следующий раз, когда на редакцию нападет армия желатиновых танков, мы будем готовы дать достойный отпор.

Благодарим представительство компании CASIO за предоставленную для съемки эксперимента камеру CASIO Exilim Pro EX-F1

В основе действия кумулятивных снарядов лежит кумулятив- . ный эффект, открытый еще в. 1864 г. генералом русской армии М. М. Боресковым. Кумулятивные снаряды (рис. 6.11) были раз- | работаны в 30-х годах как средство борьбы с танками, имеющими мощную броню, с помощью орудий, имеющих относительно невы­сокую начальную скорость снаряда.

Существо кумулятивного эффекта заключается в следующем. При подрыве разрывного заряда начинаются процесс взрывчатого превращения и распространение во взрывчатом веществе волны детонации со скоростью детонации. На фронте этой волны прак­тически мгновенно образуются продукты детонации, которые по­лучают скорость поступательного движения, в три-четыре раза меньшую скорости детонации. При достижении волной детонации поверхности заряда продукты детонации начнут распространяться в пространстве приблизительно перпендикулярно поверхности. Если поверхность заряда покрыта оболочкой, то под действием высоких давлений, равных сотням тысяч атмосфер, материал обо­лочки становится похожим на несжимаемую жидкость, а частицы будут перемещаться вместе с продуктами детонации. Поскольку плотность оболочки значительно выше плотности ВВ, то плотность потока соответственно возрастает.

Для получения кумулятивного эффекта в разрывном заряде: вдоль его оси делается кумулятивная выемка конической, полу- i сферической или более сложной формы, покрытая металлической | облицовкой (воронкой), а подрыв заряда осуществляется с про- 1 тивоположной стороны (рис. 6.12).

Продукты взрыва с поверхности воронки устремляются к оси, где соударяются, образуя кумулятивную струю^небольшого диаметра (5-10 мм), направленную вдоль оси. Кумулятивная струя состоит в основном из частиц материала облицовки, имеет плотность, близкую к плотности этого материала, температуру, непре­вышающую 1000° К, и скорость вдоль оси, достигающую 10 км/с.

К концу формирования кумулятивная струя имеет длинуинаилучшие пробивные возможности. Далее- струя постепенно рас­тягивается и разрушается. Основная часть металла воронки (до

75%) не входит в состав кумулятивной струи, а образует так на­зываемый пест, который перемещается за кумулятивной струей с относительно небольшой скоростью.

Таким образом, кумулятивный эффект заключается в кумуля­ции (концентрации) продуктов детонации и частиц материала

облицовки по оси выемки с образованием кумулятивной струи, обладающей космической скоростью. Кумулятивная струя проби­вает броню, являясь, таким образом, поражающим фактором. Пест и другие элементы снаряда остаются перед броней.

При встрече кумулятивной струи с броней происходит удар, сопровождающийся потерей механических качеств материалом преграды. Кумулятивная струя и преграда взаимодействуют, как струя несжимаемой жидкости с жидкой средой. При пробитии брони ее материал последовательно вымывается все новыми и но­выми участками кумулятивной струи. Образуется сначала кони­ческий кратер, а затем сквозное отверстие. Часть вещества куму­лятивной струи, частицы преграды и газообразные продукты детонации проникают через отверстие, вызывая поражение живой силы, вооружения и приборов за преградой - в танке или само­ходной артиллерийской установке. Обычно для кумулятивных снарядов применяются головные взрыватели. Для передачи взрыв­ного импульса от взрывателя к капсюлю-детонатору с детонато­ром, которые расположены у дна снаряда, в разрывном заряде по оси его имеется цилиндрическое отверстие с центральной трубкой. Разрывной заряд вместе со всеми деталями называется кумуля­тивным узлом.

Характеристикой действия кумулятивного снаряда, как и дей­ствия бронебойных снарядов, является наибольшая толщина про­биваемой по нормали преграды Ь*. Для определения этой харак­теристики можно пользоваться формулой академика Лаврентьева

где-длина кумулятивной струи;

Плотность кумулятивной струи;

Плотность материала преграды.

Как отмечалось выше, плотность вещества струи близка к плот­ности материала облицовки кумулятивной выемки. Для вращаю­щихся кумулятивных снарядов плотность струи будет зависеть от скорости вращения снаряда, поскольку кумулятивная струя будет вращаться со скоростью, значительно большей скорости вращения снаряда, и будет подвержена действию центробежных сил. С уве­личением скорости вращения снаряда при прочих равных условиях плотность струи будет меньше.

Длина кумулятивной струи существенно зависит от формы и площади поверхности кумулятивной выемки. С увеличением ка­либра снаряда, очевидно, длина кумулятивной струи увеличи­вается.

Из формулы (6.20) следует, что эффективность действия куму­лятивного снаряда зависит от калибра снаряда, мощности ВВ, устройства кумулятивного узла, способа стабилизации снаряда, свойств преграды. Следует отметить, что действие кумулятивного снаряда практически не зависит от его окончательной скорости.

Толщина пробиваемой брони, как обычно, зависит от угла встречи:

Замечательным качеством кумулятивных снарядов является отсутствие рикошета кумулятивной струи при больших углах встречи. Оперенные кумулятивные снаряды обладают более высокой бронепробиваемостью, чем вращающиеся кумулятивные снаряды. Толщина пробиваемой брони для современных кумуля­тивных снарядов достигает 300 мм и более

Эффективность действия кумулятивных снарядов в большей степени, чем ударного, осколочного и фугасного действия, зависит от действия взрывателя. Это объясняется, с одной стороны, высо­кими скоростями кумулятивной струи, а с другой - относительно малой ее устойчивостью.

Головные взрыватели, предназначенные для кумулятивных снарядов, должны обладать высокой чувствительностью, быстро­действием и однообразием действия. Устройство взрывателя и го­ловной части снаряда должно обеспечить при заданной оконча­тельной скоростивстречу кумулятивной струи с поверхностью преграды в момент завершения ее формирования. Расстояние ме­жду (Основанием кумулятивной выемки и поверхностью преграды в этот момент называется фокусным расстоянием F. Считая, что процесс передачи взрывного импульса от взрывателя к детонатору кумулятивного узла и процесс образования кумулятивной струи мгновенны, можем определить наивыгоднейшую длину головной части снаряда

где- время действия взрывателя.

Действительное расстояние х между поверхностью преграды и основанием кумулятивной выемки будет отличаться от фокусного расстояния F:

При изменении величинрасстояние х будет изменяться

согласно равенству, полученному на основании формулы (6.23):

где

Как следует из равенства (6.24), изменение окончательной ско­рости снаряда и времени действия взрывателя одинаковым обра­зом сказывается на эффективности действия кумулятивного сна­ряда, ухудшая ее. Вот почему приходится заботиться не только об обеспечении оптимального времени действия взрывателя, но и о сохранении оптимальной окончательной скорости снаряда. Стрель-

ба кумулятивными снарядами должна вестись только на том за­ряде, который указан в таблицах стрельбы.

Если взрыватель срабатывает раньше, чем это предусмотрено, то кумулятивная струя к моменту встречи с преградой будет ослаблена, что приведет к снижению эффективности действия ку­мулятивного снаряда. Именно на это рассчитано применение экра­нированной брони, перед которой на некотором расстоянии уста­навливается экран, например в виде металлической сетки, вызы­вающий преждевременное действие взрывателя.

Таким образом, кумулятивные снаряды при относительной про­стоте их устройства и изготовления обладают хорошим бронебой­ным действием при стрельбе из орудий, имеющих невысокие на­чальные скорости. В этом состоит их основное преимущество. К недостаткам кумулятивных снарядов относятся ограниченные дальности стрельбы и возможность слабого действия по экрани­рованной броне.

Улучшение действия кумулятивных снарядов достигается за счет совершенствования конструкции кумулятивного узла, приме­нения оперенных снарядов, улучшения конструкции взрывателей и повышения дальности и кучности стрельбы.

В игре World of Tanks техника может быть снабжена разными типами снарядов, такими как бронебойные, подкалиберные, кумулятивные и осколочно-фугасные. В данной статье мы рассмотрим особенности действия каждого из этих снарядов, историю их изобретения и применения, плюсы и минусы их использования в историческом контексте. Самыми распространенными и, в большинстве случаев, штатными снарядами на подавляющем большинстве техники в игре являются бронебойные снаряды (ББ) калиберного устройства либо остроголовые.
Согласно Военной энциклопедии Ивана Сытина, идея прототипа нынешних бронебойных снарядов принадлежит офицеру итальянского флота Беттоло, который в 1877 году предложил использовать для этих целей так называемую «донную ударную трубку для бронебойных снарядов » (до этого снаряды или вовсе не снаряжались, или же взрывание порохового заряда рассчитывалось на нагревание головной части снаряда при ударе его в броню, что, однако, далеко не всегда оправдывалось). После пробития брони поражающий эффект обеспечивается осколками снаряда, разогретыми до высокой температуры, и осколками брони. Во время Второй Мировой Войны снаряды данного типа были просты в производстве, надежны, имели довольно высокую пробиваемость, хорошо действовали против гомогенной брони. Но был и минус – на наклонной броне снаряд мог отрикошетить. Чем больше толщина брони, тем больше осколков брони образуется при пробитии таким снарядом, и тем выше убойная сила.


На анимации ниже проиллюстрировано действие каморного остроголового бронебойного снаряда. Он аналогичен бронебойному остроголовому снаряду, однако в задней части имеется полость (камора) с разрывным зарядом из тротила, а так же донный взрыватель. После пробития брони, снаряд взрывается, поражает экипаж и оборудование танка. В целом, этот снаряд сохранил большинство преимуществ и недостатков АР снаряда, отличаясь существенно более высоким заброневым действием и несколько более низкой бронепробиваемостью (по причине меньшей массы и прочности снаряда). Во время Войны, донные взрыватели снарядов не были достаточно совершенны, что иногда приводило к преждевременному взрыву снаряда до пробития брони, либо к отказу взрывателя после пробития,но экипажу, в случае пробития, легче от этого становилось редко.

Подкалиберный снаряд (БП) имеет достаточно сложную конструкцию и состоит из двух главных частей - бронебойного сердечника и поддона. Задачей поддона, изготавливаемого из мягкой стали, является разгон снаряда в канале ствола. При попадании снаряда в цель поддон сминается, а тяжелый и твердый остроголовый сердечник, изготовленный из карбида вольфрама, пробивает броню.
Снаряд не имеет разрывного заряда, обеспечивая поражение цели обломками сердечника и осколками брони, разогретыми до высоких температур. Подкалиберные снаряды имеют значительно меньший вес по сравнению с обычными бронебойными снарядами, что позволяет им разгоняться в стволе орудия до существенно больших скоростей. В итоге, пробиваемость подкалиберных снарядов оказывается существенно выше. Использование подкалиберных снарядов позволило существенно повысить бронепробиваемость имевшихся орудий, что давало возможность поражать даже устаревшим орудиям более современную, хорошо бронированную бронетехнику.
В то же время, подкалиберные снаряды имеют ряд недостатков. Их форма напоминала катушку (существовали снаряды этого типа и обтекаемой формы, но они были существенно менее распространены), что сильно ухудшало баллистику снаряда, кроме того, легкий снаряд быстро терял скорость; в результате, на больших дистанциях бронепробиваемость подкалиберных снарядов сильно падала, оказываясь даже ниже, чем у классических бронебойных снарядов. Во время Второй Мировой Войны подкалиберные снаряды плохо работали по наклонной броне, поскольку под действием изгибающих нагрузок твердый, но хрупкий сердечник легко ломался. Заброневое действие таких снарядов уступало бронебойным калиберным снарядам. Подкалиберные снаряды малого калибра были малоэффективны против бронеобъектов, имевших защитные щиты из тонкой стали. Эти снаряды были дороги и сложны в производстве, а главное, при их изготовлении использовался дефицитный вольфрам.
В результате, количество подкалиберных снарядов в боекомплекте орудий в годы войны было небольшим, их разрешалось использовать только для поражения сильно бронированных целей на небольших дистанциях. Первыми в небольших количествах подкалиберные снаряды применила немецкая армия в 1940 году в ходе боев во Франции. В 1941 году, столкнувшись с хорошо бронированными советскими танками, немцы перешли к широкому использованию подкалиберных снарядов, что существенно повысило противотанковые возможности их артиллерии и танков. Однако, дефицит вольфрама ограничивал выпуск снарядов этого типа; в результате, в 1944 году производство немецких подкалиберных снарядов было прекращено, при этом большинство выпущенных за годы войны снарядов имело небольшой калибр (37-50 мм).
Пытаясь обойти проблему нехватки вольфрама, немцы производили подкалиберные снаряды Pzgr.40(С) с сердечником из закаленной стали и суррогатные Pzgr.40(W) с сердечником из обычной стали. В СССР достаточно массовое производство подкалиберных снарядов, созданных на основе трофейных немецких, началось в начале 1943 года, причем большинство выпускаемых снарядов было калибра 45 мм. Производство данных снарядов более крупных калибров было ограничено дефицитом вольфрама, и войскам они выдавались только при угрозе танковой атаки противника, причем на каждый израсходованный снаряд требовалось написать отчет. Также подкалиберные снаряды ограниченно использовались английской и американской армиями во второй половине войны.

Кумулятивный снаряд (КС).
Принцип действия этого бронебойного боеприпаса значительно отличается от принципа действия кинетических боеприпасов, к которым относятся обычные бронебойные и подкалиберные снаряды. Кумулятивный снаряд представляет собой тонкостенный стальной снаряд, заполненный мощным взрывчатым веществом – гексогеном, или смесью тротила с гексогеном. В передней части снаряда во взрывчатке имеется бокалообразная выемка, облицованная металлом (обычно медью). Снаряд имеет чувствительный головной взрыватель. При столкновении снаряда с броней, происходит подрыв взрывчатого вещества. При этом, металл облицовки расплавляется и обжимается взрывом в тонкую струю (пест), летящую вперед с чрезвычайно высокой скоростью и пробивающую броню. Заброневое действие обеспечивается кумулятивной струей и брызгами металла брони. Пробоина кумулятивного снаряда имеет небольшие размеры и оплавленные края, что привело к распространенному заблуждению, утверждающему, что кумулятивные снаряды “прожигают” броню.
Пробиваемость кумулятивного снаряда не зависит от скорости снаряда и одинакова на всех дистанциях. Его изготовление достаточно просто, производство снаряда не требует применения большого количества дефицитных металлов. Кумулятивный снаряд может использоваться против пехоты, артиллерии как осколочно-фугасный снаряд. В то же время, кумулятивным снарядам в годы войны были свойственны многочисленные недостатки. Технология изготовления этих снарядов была недостаточно отработана, в результате, их пробиваемость была относительно невелика (примерно соответствовала калибру снаряда или немного выше) и отличалась нестабильностью. Вращение снаряда при больших начальных скоростях затрудняло образование кумулятивной струи, в результате, кумулятивные снаряды имели низкую начальную скорость, небольшую прицельную дальность стрельбы и высокое рассеивание, чему также способствовала неоптимальная с точки зрения аэродинамики форма головной части снаряда (ее конфигурация обуславливалась наличием выемки).
Большую проблему представляло создание сложного взрывателя, который должен быть достаточно чувствителен, чтобы быстро подрывать снаряд, но достаточно устойчив, чтобы не взрываться в стволе (СССР смог отработать такой взрыватель, пригодный для применения в снарядах мощных танковых и противотанковых пушек, только в конце 1944 года). Минимальный калибр кумулятивного снаряда составлял 75 мм, причем эффективность кумулятивных снарядов такого калибра сильно снижалась. Массовое производство кумулятивных снарядов требовало развертывания крупномасштабного производства гексогена.
Наиболее массово кумулятивные снаряды применялись немецкой армией (впервые летом-осенью 1941), в основном из орудий калибра 75 мм и гаубиц. Советская армия использовала кумулятивные снаряды, созданные на основе трофейных немецких, с 1942-43 годов, включив их в боекомплекты полковых орудий и гаубиц, имевших низкую начальную скорость. Английская и американская армия использовали снаряды этого типа, главным образом, в боекомплектах тяжелых гаубиц. Таким образом, во Второй Мировой войне (в отличие от настоящего времени, когда усовершенствованные снаряды данного типа составляют основу боекомплекта танковых орудий), применение кумулятивных снарядов было достаточно ограниченным, главным образом, они рассматривались как средство противотанковой самообороны орудий, имевших низкие начальные скорости и малую бронепробиваемость традиционными снарядами (полковые орудия, гаубицы). В то же время, всеми участниками войны активно использовались другие противотанковые средства с кумулятивными боеприпасами – гранатометы, авиабомбы, ручные гранаты.

Осколочно-фугасный снаряд (ОФ).
Был разработан в конце 40-х годов ХХ века в Великобритании для поражения бронетехники противника. Представляет собой тонкостенный стальной или сталистого чугуна снаряд, заполненный взрывчатым веществом (обычно тротилом или аммонитом), с головным взрывателем. В отличие от бронебойных снарядов, осколочно-фугасные снаряды не имели трассера. При попадании в цель, снаряд взрывается, поражая цель осколками и взрывной волной, либо сразу - осколочное действие, либо с некоторой задержкой (что позволяет снаряду углубится в грунт) - фугасное действие. Снаряд предназначен, главным образом, для поражения открыто расположенной и укрытой пехоты, артиллерии, полевых укрытий (окопов, дерево-земляных огневых точек), небронированной и слабобронированной техники. Хорошо бронированные танки и САУ устойчивы к действию осколочно-фугасных снарядов.
Основным достоинством осколочно-фугасного снаряда является его универсальность. Данный тип снарядов возможно эффективно использовать против подавляющего большинства целей. Так же к достоинствам можно отнести меньшую стоимость, чем у бронебойных и кумулятивных снарядов того же калибра, что снижает затраты на обеспечение боевых действий и учебных стрельб. При прямом попадании в уязвимые зоны (люки башни, радиатор моторного отделения, вышибные экраны кормовой боеукладки и т. д.) ОФ может вывести танк из строя. Также попадание снарядов крупного калибра может вызвать разрушение легкобронированной техники, и повреждения тяжелобронированных танков, заключающиеся в растрескивании броневых плит, заклинивании башни, выходе из строя приборов и механизмов, ранениях и контузиях экипажа.