что такое подкалиберный патрон
Новое в блогах
Подкалиберные боеприпасы: снаряды и пули Принцип действия, описание и история
Появление танков на поле боя стало одним из важнейших событий военной истории прошлого столетия. Сразу после этого момента началась разработка средств борьбы с этими грозными машинами. Если мы внимательно посмотрим на историю бронетанковой техники, то, по сути, увидим историю противостояния снаряда и брони, которая продолжается уже почти столетие.
В этой непримиримой борьбе периодически одерживала верх то одна, то другая сторона, что приводило или в полной неуязвимости танков, или к их огромным потерям. В последнем случае каждый раз раздавались голоса о смерти танка и «окончании танковой эры». Однако и сегодня танки остаются основной ударной силой сухопутных сил всех армий мира.
Сегодня одним из основных видов бронебойных боеприпасов, которые применяются для борьбы с бронетехникой, являются подкалиберные боеприпасы.
Немного истории
Первые противотанковые снаряды представляли собой обычные металлические болванки, которые за счет своей кинетической энергии пробивали танковую броню. Благо, последняя не отличалась большой толщиной, и справиться с ней могли даже противотанковые ружья. Однако уже перед началом Второй мировой войны стали появляться танки следующего поколения (КВ, Т-34, «Матильда»), с мощным двигателем и серьезным бронированием.
Основные мировые державы вступили во Вторую мировую войну, располагая противотанковой артиллерией калибра 37 и 47 мм, а закончили ее с орудиями, которые достигали 88 и даже 122 мм.
Повышая калибр орудия и начальную скорость полета снаряда, конструкторам приходилось увеличивать массу пушки, делая ее сложнее, дороже и значительно менее маневренной. Нужно было искать другие пути.
Конструкция подкалиберного снаряда была запатентована еще в 1913 году немецким фабрикантом Круппом, но их массовое использование началось намного позже. Этот боеприпас не обладает фугасным действием, он гораздо больше напоминает обычную пулю.
Впервые активно использовать подкалиберные снаряды стали немцы во время французской кампании. Еще более широко применять подобные боеприпасы им пришлось после начала боевых действий на Восточном фронте. Только используя подкалиберные снаряды, гитлеровцы могли эффективно противостоять мощным советским танкам.
Однако немцы испытывали серьезный дефицит вольфрама, что мешало им наладить массовое производство подобных снарядов. Поэтому количество подобных выстрелов в боекомплекте было небольшим, а военнослужащим был дан строгий приказ: использовать их только против вражеских танков.
В СССР серийное производство подкалиберных боеприпасов началось в 1943 году, они были созданы на основе трофейных немецких образцов.
После войны работы в этом направлении продолжались в большинстве ведущих оружейных держав мира. Сегодня подкалиберные боеприпасы считаются одним из главных средств поражения бронированных целей.
Принцип действия
Есть бронебойные подкалиберные снаряды с неотделяющимся поддоном, с момента выстрела и до поражения цели катушка и сердечник действуют как единое целое. Такая конструкция создает серьезное аэродинамическое сопротивление, значительно снижая скорость полета.
Более совершенными считаются снаряды, у которых после выстрела катушка отделяется за счет сопротивления воздуха. В современных подкалиберных снарядах устойчивость сердечника в полете обеспечивают стабилизаторы. Часто в хвостовой части устанавливается трассирующий заряд.
Баллистический наконечник изготавливается из мягкого металла или из пластика.
Самой важным элементом подкалиберного снаряда, несомненно, является сердечник. Его диаметр примерно в три раза меньше калибра снаряда, для изготовления сердечника используются сплавы металлов с высокой плотностью: наиболее распространенными материалами является карбид вольфрама и обедненный уран.
За счет сравнительно небольшой массы, сердечник подкалиберного снаряда сразу после выстрела разгоняется до значительной скорости (1600 м/с). При ударе о броневой лист сердечник пробивает в ней сравнительно небольшое отверстие. Кинетическая энергия снаряда частично идет на разрушение брони, а частично превращается в тепловую. После пробития брони раскаленные осколки сердечника и брони выходят в заброневое пространство и распространяются веером, поражая экипаж и внутренние механизмы машины. При этом возникают многочисленные очаги возгорания.
По мере прохождения брони сердечник стачивается и становится короче. Поэтому очень важной характеристикой, которая влияет на бронепробиваемость, является длина сердечника. Также на эффективность действия подкалиберного снаряда влияет материал, из которого сделан сердечник и скорость его полета.
Последнее поколение российских подкалиберных снарядов («Свинец-2») значительно уступает в бронепробиваемости американским аналогам. Это связано с большей длиной поражающего сердечника, который входит в состав американского боеприпаса. Препятствием для увеличения длины снаряда (а, значит, и бронепробиваемости) является устройство автоматов заряжания российских танков.
Бронепробиваемость сердечника увеличивается при уменьшении его диаметра и при увеличении его массы. Данное противоречие можно решить, если использовать очень плотные материалы. Изначально для поражающих элементов подобных боеприпасов использовали вольфрам, но он очень редок, дорог и к тому же сложен в обработке.
Обедненный уран имеет практически такую же плотность, что и вольфрам, к тому же является практически бесплатным ресурсом для любой страны, в которой есть атомная промышленность.
В настоящее время подкалиберные боеприпасы с сердечником из урана стоят на вооружении крупных держав. В США все подобные боеприпасы оснащаются только урановыми сердечниками.
Обедненный уран имеет несколько преимуществ:
На сегодняшний день современные подкалиберные снаряды практически достигли своей максимальной эффективности. Повысить ее можно только увеличив калибр танковых орудий, но для этого придется значительно изменять конструкцию танка. Пока же в ведущих танкостроительных государствах лишь занимаются модификацией машин, выпущенных еще во времена Холодной войны, и вряд ли пойдут на такие радикальные шаги.
Также американцы ведут разработки кинетической управляемой ракеты, поражающим фактором которой является урановый стержень. После выстрела из пускового контейнера, включается разгонный блок, который придает боеприпасу скорость 6,5 Маха. Скорее всего, к 2020 году появятся подкалиберные боеприпасы, обладающие скоростью 2000 м/с и выше. Это выведет их эффективность на абсолютно новый уровень.
Подкалиберные пули
Кроме подкалиберных снарядов, существуют и пули, которые имеют такую же конструкцию. Очень широко подобные пули применяются для патронов 12 калибра.
Подкалиберные пули 12 калибра имеют меньшую массу, после выстрела они получают большую кинетическую энергию и, соответственно, имеют большую дальность полета.
Весьма популярными подкалиберными пулями 12 калибра являются: пуля Полева и «Кировчанка». Существуют и другие подобные боеприпасы 12 калибра.
Кроме того, классическая оживальная оболочечная пуля является крайне неэффективным носителем бронебойного сердечника, поскольку требует использования свинцовой рубашки для прохождения по нарезам канала ствола без их разрушения при контакте с твердым сплавом сердечника. В результате масса собственно сердечника снижается до минимума. Например, пуля патрона 7Н24М калибра 5,45х39 мм с биметаллической оболочкой, свинцовой рубашкой и бронебойным сердечником из сплава ВК8 весит 4,1 грамма, из них вес сердечника составляет всего лишь 1,8 грамма. Кроме того, при столкновении с пластиной СИБЗ часть кинетической энергии пули тратится на смятие биметаллической оболочки, её пробитие бронебойным сердечником и отрыв свинцовой рубашки
В ходе экспериментов был разработан усовершенствованный вариант патрона 5,77х57В ХМ645, в составе которого использовался составной четырехсегментный тянущий поддон из стеклопластика с тефлоновым покрытием, удерживающийся на пуле в стволе за счет сил трения и распадавшийся на сегменты под воздействием напора воздуха после вылета пули из ствола. Длина патрона составляла 63 мм, длина стреловидной пули — 57 мм, вес пули – 0,74 грамма, поддона — 0,6 грамма, начальная скорость пули — 1400 м/с
Проведенные в рамках программ SALVO и SPIW опытные стрельбы с использованием подкалиберных стреловидных пуль сверхмалой массы позволили выявить неустранимые недостатки подобных пуль – увеличенный боковой снос под воздействием ветра и существенное отклонение от заданной траектории при стрельбе в дождь.
Двухсекционный поддон изготовлялся из алюминиевого сплава, поэтому при разлете после покидания ствола представлял собой определенную опасность для соседних стрелков. Кроме того, алюминий интенсивно налипал на поверхность канала ствола, что требовало химической чистки ствола через каждые 100-200 выстрелов. Но самым отрицательным свойством стреловидных пуль оказалось их низкое убойное действие по живой силе – высокоскоростные пули отлично пробивали броню и как иголки проходили насквозь через мягкие ткани, не вызывая шокового гидроудара и не образуя раневого канала большого диаметра.
В связи с указанными обстоятельствами в 1965 году под руководством Владислава Дворянинова была начата разработка нового патрона калибра 10/4,5х54 мм со стреловидной пулей измененной конструкции с увеличенным до 4,5 грамма весом. В ходе разработки был использован полимерный материал для изготовления поддона, не загрязняющий канал ствола во время выстрела, применено хвостовое сужение древка (как в американских аналогах) для повышения баллистического коэффициента, а также образованы поперечный пропил древка в районе гребенки и лыска на острие пули с целью соответственно конструктивного ослабления пули для разлома на две части и опрокидывания пули в процессе пробития мягких тканей
Указанные технические решения позволили повысить убойное действие стреловидных пуль, но одновременно снизили степень пробиваемость средств индивидуальной броневой защиты пехотинцев, поскольку пуля про прохождении твердой преграды испытывает в том числе изгибные напряжения (возрастающие при увеличении угла встречи пули с преградой), которые ведут к разрушению древка пули, дважды ослабленному (гребенкой и пропилом) в самом критическом сечении, непосредственно примыкающем к острию. Выигрыш в убойном действии и проигрыш в пробивном действии не позволили принять на вооружение подкалиберные стреловидные пули конструкции Дворянинова с соавторами.
Изучение процесса обтекания различных тел в аэродинамической трубе при сверхзвуковом обтекании воздухом выявило, что стреловидные пули любой конструкции имеют неоптимальную аэродинамическую форму – они генерируют сразу пять фронтов ударной волны:
— головной фронт;
— фронт в месте перехода острия в древко;
— фронт на передних кромках оперения;
— фронт на задних кромках оперения;
— фронт в месте хвостового сужения древка.
Для сравнения – калиберная пуля оживальной формы на сверхзвуковой скорости генерирует только три фронта ударной волны:
— головной фронт;
— фронт в месте перехода острия в цилиндрическую часть;
— хвостовой фронт.
Наиболее оптимальной с точки зрения аэродинамики сверхзвукового полета является коническая форма пули без перелома образующей поверхности и без хвостового оперения, которая генерирует только два фронта ударной волны: головной и хвостовой. При этом угол раскрытия головного фронта конической пули кратно меньше угла раскрытия головного фронта стреловидной пули по причине меньшего угла раскрытия острия первой по сравнению с углом раскрытия конуса второй. Кроме того, стреловидная пуля, выстреливаемая из гладкого ствола и раскручиваемая в полете (с целью компенсации дефектов изготовления) за счет скосов хвостового оперения, отличается еще и повышенным торможением за счет отбора части кинетической энергии для раскрутки пули.
Коническая пуля, выстреливаемая из ствола Ланкастер, обладает улучшенным баллистическим коэффициентом по сравнению как с оживальной так и стреловидной пулями по следующим обстоятельствам:
— наименьшее количество фронтов ударной волны, генерируемых при сверхзвуковом полете;
— отсутствие потерь кинетической энергии на раскрутку пули за счет набегающего потока воздуха.
Коническая пуля с внутренней полостью в хвостовой части обладает также повышенной пробивной способностью – в процессе прохождения твердой преграды хвостовая часть сминается внутрь и диаметр основания конуса уменьшается до диаметра пули в сечении начала полости. Поперечная нагрузка пули возрастает практически вдвое. При этом заостренность сохранившейся конической поверхности пули остается большей, чем у оживальной или стреловидной пули равной длины. Отсутствие гребенки и поперечных пропилов на поверхности конической пули дополнительно увеличивают её пробиваемость в сравнении со стреловидной пулей конструкции Дворянинова с соавторами.
При этом коническая пуля с внутренней полостью в хвостовой части обладает высоким убойным действием, поскольку:
— она находится на грани устойчивости из-за пологого шага винтовой нарезки канала ствола Ланкастера;
— после пробития бронепреграды её устойчивость снижается за счет сминания хвостовой части и смещения центра давления за центр тяжести.
Потери кинетической энергии на пробитие бронепреграды у конической пули с внутренней полостью находятся на уровне стреловидной и оживальной пуль: у первой энергия тратится на сминание корпуса в районе полости, у второй – на срез хвостового оперения, у третьей – на сминание и отрыв оболочки и рубашки от сердечника.
Тело конической пули функционально соответствует сердечнику оболочечной пули, свинцовая рубашка отсутствует, вместо оболочки из тяжелой и дорогой латуни используется поддон из легкого и дешевого пластика. С другой стороны, коническая пуля наиболее рационально использует прочностные характеристики своего конструкционного материала по сравнению со стреловидной пулей, искусственно ослабленной в месте гребенки и поперечного пропила. Поэтому масса конической пули может быть существенно минимизирована по сравнению с оживальной и стреловидной пулей при равной пробиваемости. Это дает возможность сделать экономически обоснованный выбор конструкционного материала конической пули в пользу металлического вольфрамового сплава, обладающего наибольшей плотностью.
В следующей таблице приводится сравнительная оценка различных типов патронов и пуль стрелкового оружия:
Источник: youtu.beГеометрические характеристики различных типов конических пуль (длина, угол раскрытия конуса, степень закругленности/биконусности головной оконечности, наличие на острие контактной площадки для дробления бронепреграды или экспансивной полости для убойности стрельбы по крупному зверю, глубины и толщины стенок хвостовой полости) с учетом заданных скоростей полета и поражаемых целей можно определить на основе моделирования прохождения пулями воздушной, гелевой или твердой сред с использованием отечественного программного продукта FlowVision.