Артиллерийское орудие

Кумулятивный эффект

На картинке — наглядная иллюстрация кумулятивного эффекта, или эффекта Манро: падающая в воду капля пробивает углубление в поверхности, которое затем «схлопывается», выбрасывая вверх струйку воды. Когда дети играют и бьют по воде ладонью, чтобы обрызгать друг друга, они тоже создают кумулятивные струи. Термин «кумуляция» происходит от латинского cumulatio — «скопление» или cumulo — «накапливаю» и означает увеличение или усиление какого-либо эффекта за счет сложения или накопления однородных с ним эффектов. В физике этот термин характеризует кратковременные процессы (как правило, это взрывы) и подразумевает усиление их в определенном месте или в направлении действия.

Представьте себе заряд взрывчатого вещества, находящийся в однородной, плотной среде — допустим, в жидкости. В какой-то момент происходит его взрыв, то есть чрезвычайно быстрое выделение запасенной веществом энергии. Продукты взрыва имеют очень высокую температуру, большую плотность и находятся под огромным давлением, они резко сжимают окружающую среду, создавая скачок уплотнения. Этот скачок распространяется по среде со сверхзвуковой скоростью, образуя так называемую «взрывную волну». Если заряд взорвался в небольшой области (точечный взрыв), то волна имеет сферическую форму. Частицы, которым она передает энергию, приобретают скорости, направленные от центра взрыва, и модули этих скоростей для равноудаленных частиц одинаковы. Следовательно, и плотность кинетической энергии во всех направлениях от центра одинакова.

Теперь представьте, что тем или иным способом нам удалось перераспределить энергию взрыва в пространстве, сделав так, чтобы плотность кинетической энергии в одном направлении была значительно больше, чем в остальных. Таким образом, скорость частиц в этом направлении возрастет, и возникнет струя. Именно этот эффект концентрации энергии в одном направлении и называется кумулятивным, а возникающая при этом струя — кумулятивной струей. Конечно, кумулятивные струи могут возникать не только при взрывах

Важно создать такие условия, когда плотность кинетической энергии движущейся среды быстро возрастает в небольшом объеме. И если этот объем не сферически-симметричен, то возникнет струя. Схема кумулятивного эффекта

Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Схема кумулятивного эффекта. Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Исследователи взрывчатых веществ выяснили, что если в снаряде сделать полое углубление, то разрушительную энергию можно сконцентрировать на небольшом участке. В 1792 году горный инженер Франц фон Баадер провел подобные эксперименты с использованием дымного пороха, однако по-настоящему успешными эти эксперименты стали с появлением высокобризантных веществ. Уже в XIX веке кумулятивный эффект повторно исследовал и подробно описал в своих работах американец Чарльз Манро (Charles Edward Munro). В 1938 году Франц Томанэк (Franz Rudolf Thomanek) в Германии и Генри Мохоупт (Henry Mohaupt) в Швейцарии независимо друг от друга открыли эффект увеличения пробивной способности снаряда, в котором сделано конусное углубление, облицованное металлической воронкой. Эти перспективные разработки не замедлили получить применение у военных — в минно-взрывном деле и в артиллерии. Кумулятивные боеприпасы впервые использовали в боевых условиях 10 мая 1940 года при штурме форта Эбен-Эмаль (Бельгия).

С началом Великой Отечественной войны советские танкисты встретились с кумулятивным оружием немецкой армии — гранатами и снарядами. Поражая бронированные машины, такие снаряды оставляли характерные оплавленные отверстия и были названы «бронепрожигающими». Весной 1942 года на Софринском полигоне испытали снаряд, разработанный на основе немецкого трофея, и затем первый кумулятивный снаряд был принят на вооружение советской армии. В 1949 году советский математик и механик Михаил Алексеевич Лаврентьев становится лауреатом Сталинской премии за создание теории кумулятивных струй.

На чем основано столь мощное действие кумулятивных зарядов? За счет углубления в виде воронки, которая при взрыве «схлопывается», как пробитая каплей поверхность воды, создается газовая струя из продуктов взрыва. Если воронка покрыта металлической облицовкой, струя получается из расплавленного металла высокой температуры. Поражение достигается действием струи небольшого диаметра на участок порядка 80 мм (см. видео). При опредленном расстоянии до цели эта струя имеет мощнейшее бронебойное действие, благодаря которому кумулятивный эффект и получил свою печальную известность.

Демонстрация кумулятивного эффекта на примере разных типов снарядов

Фото с сайта popmech.ru.

Андрей Алубаев

Типы осколочных поражающих элементов

В качестве осколочных поражающих элементов в боеприпасах используется металл. Самый дешевый вариант для крупнокалиберной артиллерии использует чугун и сталь. Так называемая рубашка и корпус снаряда одновременно разрывается от действия ВВ и превращается в осколки. Ручные осколочные гранаты используют алюминий. Там важен малый вес боеприпаса. Специализированные противопехотные снаряды имеют стальные шарики. Наконец, самый экзотический и дорогой вариант – вольфрамовые шарики, стальные дротики и другие поражающие элементы. Эта конструкция используется в зенитных ракетах, а также в специализированных снарядах для поражения радиолокационных станций.

Зажигательные смеси

Наряду с видоизменениями снарядов менялся состав и форма зажигательной смеси – пороха. Старинным образцом взрывчатого вещества была смесь селитры, угля и серы в соотношении 15:3:2. Такой состав помещали в казённик первых артиллерийских орудий, а затем через специальное отверстие поджигали его. Количество пороха засыпалось на глаз. Соответственно сила выстрела каждый раз отличалась, что влияло на скорость и дальность полета снаряда.

С течением времени химический состав взрывчатого вещества претерпевал изменений. Позже для удобства стали использовать картузы – тканая оболочка в форме цилиндра, внутри которой размещается необходимое количество заряда. Такие усовершенствования позволили ускорить скорострельность вооружения и создать более безопасную эксплуатацию корабельной артиллерии.

Что такое фугас? Какого типа бывают фугасные снаряды

Принцип действия состоит в распылении газо-воздушных смесей в воздухе с последующим подрывом образовавшегося облака аэрозолей. В результате взрыва возникает огромное давление.

Зажигательные боеприпасы — поражающее действие на людей, технику и др.

объекты основано на непосредственном воздействии высоких температур.

Зажигательные вещества подразделяются на:

● Составы на базе нефтепродуктов (напалмы)

● Металлизированные зажигательные смеси

● Термиты и термитные составы

● Белый фосфор

Характеристика зажигательных боеприпасов:

● Составы на базе нефтепродуктов. НАПАЛМ— смесь бензина и порошка загустителя (90-97: 10-3). Хорошо воспламеняется даже на влажных поверхностях, способен создавать высокотемпературный очаг (1000 — 1200°С) с длительностью горения 5-10мин. Легче воды.

● Металлизированные зажигательные смеси. ЭЛЕКТРОН — сплав магния, алюминия и других элементов (96:3:1). Воспламеняется при 600С и горит ослепительно белым или голубоватым пламенем, достигая температуры 2800°С.

● Термитные составы — спрессованный порошок алюминия и окислов тугоплавких металлов. Горящий термит разогревается до 3000˚С.

● Белый фосфор — полупрозрачное твердое вещество, похожее на воск. Способен самовоспламеняться, соединяясь с кислородом воздуха. Температура пламени 900-1200˚С. Чаще всего используется как воспламенитель напалма и дымообразующее средство.

Высокоточное оружие:

Разведывательно-ударные комплексы (РУК) — РУК объединяет два элемента: поражающие средства (самолеты, ракеты, оснащенные боеголовками самонаведения, способными проводить отбор нужных целей среди других объектов и местных предметов) и технические средства, обеспечивающие их боевое применение (средства разведки, связи, навигации, системы управления, обработки и отображения, информации, выработки команд).

Управляемые авиационные бомбы — предназначены для поражения малоразмерных целей, требующих большой точности попадания. Учитывая зависимость отвида и характера целей УАБ бывают бетонобойными, бронебойными, противотанковыми, кассетными и др.

Вероятность попадания УАБ не ниже 05.

Ядерное оружие. Поражающие факторы ядерного взрыва .Хар-ка пораж факторов ядерного взрыва. Ядерное оружие — это ОМП, действие которого основано на использовании энергии деления тяжелых ядер некоторых изотопов урана и плутония или на термоядерных реакциях синтеза легких ядер изотопов водорода дейтерия и трития.

По мощности ядерные боеприпасы делятся:(Сверхмалые (менее 1 кт),Малые (1-10 кт),Средние (10-100 кт),Крупные (100-1000 кг),Сверхкрупные (более 1000 кт))

ПОРАЖАЮЩИЕ ФАКТОРЫ

Ударная волна (прямое или косвенное воздействие на организм)

Световое излучение – термические ожоги кожных покровов и глаз.

Проникающая радиация — поток нейронов и гамма-лучей.

Радиоактивное заражение местности.

Электромагнитный импульс

Управляемый «Байкал»

В октябре 2016 года Набоков сообщил о том, что предприятие приступило к испытанию «интеллектуальных» боеприпасов калибра 57 мм для необитаемых боевых модулей АУ-220М «Байкал» разработки ЦНИИ «Буревестник». Артиллерийская установка предназначена для вооружения БТР-82 и новейших образцов бронетехники — бронетранспортёра «Бумеранг», БМП Т-15 и бронемашины «Курганец-25».

Также «Байкал» установлен на перспективном самоходном зенитном артиллерийском комплексе 2С38 «Деривация», созданном на базе БМП-3. Изделие обладает невероятной скорострельностью (120 выстрелов в минуту) и способно уничтожать широчайший спектр наземных и воздушных целей. Снаряд для АУ-220М оснащён миниатюрным взрывателем с искусственным интеллектом, который в момент выстрела программирует подрыв.

«Это время автоматически рассчитывается компьютером в зависимости от расстояния до цели. Подлетев к цели, боеприпас взрывается и создаёт облако из нескольких тысяч шрапнельных шариков, которое способно вывести из строя малоразмерный беспилотник или, например, разведывательный квадрокоптер», — пояснил ранее генеральный директор НПК «Техмаш» Сергей Русаков.

• 57-мм необитаемый боевой модуль АУ-220М «Байкал»

Типы осколочных поражающих элементов

В качестве осколочных поражающих элементов в боеприпасах используется металл. Самый дешевый вариант для крупнокалиберной артиллерии использует чугун и сталь. Так называемая рубашка и корпус снаряда одновременно разрывается от действия ВВ и превращается в осколки. Ручные осколочные гранаты используют алюминий. Там важен малый вес боеприпаса. Специализированные противопехотные снаряды имеют стальные шарики. Наконец, самый экзотический и дорогой вариант — вольфрамовые шарики, стальные дротики и другие поражающие элементы. Эта конструкция используется в зенитных ракетах, а также в специализированных снарядах для поражения радиолокационных станций.

Осколочные патроны — «ноу-хау» нового времени

Вместе с приходом ручных гранат оборонительного и наступательного действия на оснащение стрелковых подразделений пришли патроны осколочного действия. Этот тип боеприпасов позволил в несколько раз повысить огневые возможности стрелкового оружия. Благодаря наличию в боекомплекте разрывных и осколочных патронов, появлению моделей автоматического оружия с подствольными гранатометами, стрелок стал обладать превосходящей огневой мощью.

Сохраняя безопасную дистанцию огневого контакта, стало возможным вести огонь на поражение, тем самым причиняя противнику физический ущерб. Сравнивая этот тип боеприпасов с действием ручных гранат налицо реальное преимущество — эффективность действия поражающего фактора. В отличие от ручной гранаты, где осколочное поле сильно зависит от способа броска, патрон имеет радиальное осколочное поле. При попадании в цель, разлет осколков осуществляется под малым углом к поверхности. Соответственно увеличивается площадь поражения. Осколочные патроны позволяют вести атакующие действий на ограниченном пространстве без ущерба жизни и здоровью стреляющего. Насколько эффективно это средство – наглядно демонстрируют результаты боевых действий американских войск во время Второй войны в Заливе, когда приходилось вести штурмовые операции в условиях тесной городской застройки.

Осколочные боеприпасы — гранаты и снаряды, ракеты и авиабомбы, противопехотные мины и осколочные патроны сегодня являются основным элементом арсенала любой современной армии. Уничтожение живой силы является основным фактором успеха на поле боя, достичь которого невозможно без применения снарядов, мин и гранат осколочного действия.

Описание

Подкалиберный оперённый бронебойный снаряд. Процесс отделения секторов поддона.

Подкалиберные бронебойные снаряды предназначены для поражения тяжёлобронированных объектов, в частности, танков. Такой снаряд, как правило, не имеет ни взрывателя, ни заряда взрывчатого вещества; его бронепробивное действие целиком обусловлено кинетической энергией снаряда.

Подкалиберный бронебойный снаряд состоит из корпуса катушечной или иной формы (поддона), в который вставляется тяжёлый сердечник диаметром обычно примерно в три раза меньше калибра орудия. Материалом для сердечника служат металлокерамические твёрдые сплавы, обладающие высокой прочностью и твёрдостью. В середине XX века эту роль преимущественно выполнял карбид вольфрама, позднее получили распространение тяжёлосплавные сердечники из обеднённого урана или сплавов вольфрама. Поддон обеспечивает удержание сердечника в стволе, и служит своеобразным поршнем, принимая на себя давление газов при выстреле, тем самым обеспечивая разгон всего снаряда. За счёт меньшей, чем у обычного бронебойного, массы снаряда, дульная скорость подкалиберного боеприпаса значительно вырастает (по некоторым данным, до 1700 м/с против 800—1000 м/c), что обеспечивает увеличение бронепробиваемости.

При ударе снаряда в броню массивный сердечник пробивает в ней отверстие небольшого диаметра, его кинетическая энергия при этом частично расходуется на разрушение брони, но большей частью переходит в тепловую. Раскалённые до высоких температур осколки сердечника и брони летят в заброневое пространство расходящимся конусом, поражая экипаж танка, выводя из строя механизмы и оборудование и создавая многочисленные очаги возгорания. Кроме этого, сердечники из обеднённого урана из-за своей высокой пирофорности при разрушении самовозгораются.

По своему действию подкалиберные бронебойные снаряды обладают существенно большей бронепробиваемостью, чем калиберные бронебойные снаряды. В ходе операции «Буря в пустыне» танковые части ВС США в составе войск коалиции с помощью бронебойного снаряда М829 — подкалиберного снаряда на обеднённом уране — поражали цели на дистанциях до 3000 м.

Ключевые факторы эффективности боевых ОБП

От типа боеприпаса зависит конфигурация осколочных полей. Этот фактор является определяющим боевое применение снарядов, мин, бомб и гранат. Эффективность перечисленных боеприпасов в различных ситуациях. Конфигурация осколочных полей может быть четырех типов:

• круговая;
• несимметрично радиально направленная;
• осевая;
• низкоскоростная, плоская.

Самый последний четвертый тип характерен для боевых частей ракет и снарядов противовоздушной обороны. Такие боеприпасы рассчитаны для поражения воздушных целей на всех горизонтах полета. Самые распространенные осколочные боеприпасы с круговой конфигурацией – это минометные мины, авиабомбы и ручные осколочные гранаты. Именно их использование рассчитано главным образом на круговое, массированное поражение живой силы противника на больших площадях.

Действие осколочно-фугасных снарядов

На эффективность ОБП оказывает влияние способ формирования поражающих элементов. В современных боеприпасах применяется три способа формирования осколков:

• при естественном дроблении оболочки снаряда;
• при заданном дроблении оболочки снаряда;
• снаряды, оснащенные готовыми поражающими элементами.

Первый способ наиболее распространенный. Практически все осколочные мины, авиационные бомбы и артиллерийские снаряды имеют поражающие элементы, возникающие естественным, неконтролируемым способом путем дробления на мелкие и крупные частицы оболочки боеприпаса. Как правило, оболочка боеприпасов имеет асимметричный корпус, изготовленный из углеродистой стали. Стальной корпус бомбы, мины или снаряда легко подвержен динамическому разрушению в результате подрыва взрывчатого вещества. На эффективность применения боеприпасов с поражающими элементами естественного дробления влияют способ подрыва, качество стали, из которой изготовлена боевая часть. Как правило, подобные боеприпасы имеют большие (75-90°) углы падения, в результате чего достигается обширная площадь поражения осколками.

Траектория полета

Ко второму типу относятся осколочные гранаты и минометные мины, корпус которых имеет специальные насечки, способствующие при подрыве взрывчатого вещества формированию осколков определенной формы и размеров. Яркий пример такого боеприпаса ручная граната Ф-1, корпус которой разделен на фрагменты определенного размера и формы. Устройство ручных осколочных гранат устроено таким образом, что при подрыве взрывчатого вещества происходит разрушение корпуса гранаты на мелкие частицы. Разлетаясь вокруг на большой скорости, осколки наносят глубокие ранения живой силе. Применение ручных осколочных гранат требует соблюдения определенных правил и требований техники безопасности, нарушение и несоблюдение которых может привести к обратному эффекту. Несоблюдение дистанции при боевом применении ручной гранты может обернуться серьезным ранением применяющей стороны.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ АРТИЛЛЕРИЙСКИЕ БОЕПРИПАСЫ

В ходе боевых действий помимо уничтожения или подавле­ния объектов противника возникают и другие задачи, не свя­занные непосредственно с поражением личного состава и техники. Для выполнения таких задач служат боеприпасы специального назначения: дымовые, дымокурящие, освети­тельные и др.

Дымовые и дымокурящие снаряды (мины) служат для мас­кировки маневров своих войск либо для ослепления войск противника. Такие боеприпасы применяются в системах прак­тически всех калибров артиллерии Сухопутных войск: от 82 до 152 мм. Особенно эффективны эти снаряды (мины) в безвет­ренную погоду, когда дымовое облако долго не рассеивается.

При ведении боевых действий в темное время суток для под­светки целей противника применяются осветительные боепри­пасы. Они, как и дымовые, разработаны и приняты на воору­жение к артиллерийским системам калибра от 82 до 152 мм.

Время горения факела осветительного боеприпаса, спускаю­щегося на парашюте, составляет от 25 до 90 секунд, а при пос­ледовательном «навешивании» их артиллерией зона освеще­ния может сохраняться в течение всего времени выполнения боевой задачи. Кроме того, массовое применение осветитель­ных боеприпасов в ночное время оказывает сильное психологи­ческое воздействие на личный состав противника.

Смерть под открытым небом

В начале августа 1914 года силами батарей первого дивизиона 27-й артбригады был открыть огонь по открытым позициям немецкой артиллерии. Тогда за несколько минут были уничтожены расчеты орудий, что вынудило отойти пехоту германской армии. Солдаты российской империи тогда же пошли в атаку и смогли захватить двенадцать стволов. Ещё один пример. В этом же году, седьмого августа шестая батарея сорок второго французского полка открыла огонь шрапнельными снарядами из своих пушек по драгунскому соединению германской армии. Тогда понадобилось сделать всего 16 выстрелов для уничтожения и ранения примерно 700 человек.

История

Возникновение БОПС было связано с недостаточной бронепробиваемостью обычных бронебойных и подкалиберных снарядов для нарезных артиллерийских орудий в годы после Второй мировой войны . Попытки увеличить удельную нагрузку (то есть удлинить их сердечник) в подкалиберных снарядах натолкнулись на явление потери стабилизации вращением при увеличении длины снаряда свыше 6-8 калибров. Прочность современных материалов не позволяла более увеличивать угловую скорость вращения снарядов.

В 1944 году для пушки калибром 210 мм железнодорожной сверхдальнобойной установки К12(Е) немецкие конструкторы создали калиберный снаряд с раскрывающимся оперением. Длина снаряда составляла 1500 мм, масса 140 кг. При начальной скорости 1850 м/c снаряд должен был иметь дальность полета 250 км. Для стрельбы оперёнными снарядами был создан гладкий артиллерийский ствол длиной 31 м. Снаряд и пушка не вышли из стадии испытаний.

Самым известным проектом, использовавшим сверхдальнобойный подкалиберный оперённый снаряд, был проект главного инженера фирмы «Рехлинг» Кондерса. Орудие Кондерса имело несколько названий – Фау-3, «HDP-Насос высокого давления», «Многоножка», «Трудолюбивая Лизхен», «Приятель». Многокамерное орудие калибра 150 мм использовало стреловидный оперённый подкалиберный снаряд массой в разных вариантах от 80 кг до 127 кг, при заряде взрывчатого вещества от 5 кг до 25 кг. Калибр тела снаряда колебался от 90 мм до 110 мм. Разные варианты снарядов содержали от 4 откидных до 6 постоянных перьев стабилизаторов. Удлинение некоторых моделей снарядов достигало 36. Укороченная модификация пушки LRK 15F58 стреляла стреловидным снарядом 15-cm-Sprgr. 4481, спроектированным в Пенемюнде, и участвовала в боевых действиях, ведя огонь по Люксембургу , Антверпену и 3-й армии США. В конце войны одно орудие было захвачено американцами и вывезено в США.

Оперённые снаряды противотанковых орудий

В 1944 году фирмой «Рейнметалл » было создано гладкоствольное артиллерийское противотанковое орудие 8Н63 калибром 80 мм, стреляющее оперённым кумулятивным снарядом весом 3,75 кг с зарядом взрывчатого вещества в 2,7 кг. Разработанные пушки и снаряды применялись в боевых действиях до конца Второй мировой войны.

В том же году фирма «Крупп» создала гладкоствольное противотанковое орудие PWK. 10.H.64 калибром 105 мм. Орудие стреляло оперённым кумулятивным снарядом массой в 6,5 кг. Снаряд и пушка не вышли из стадии испытаний.

Проводились опыты по применению высокоскоростных стреловидных подкалиберных снарядов типа Tsp-Geschoss (от нем. Treibspiegelgeschoss – подкалиберный снаряд с поддоном) для противотанковой борьбы (см. ниже «стреловидные снаряды зенитных орудий»). По неподтвержденным данным, немецкие разработчики в конце войны экспериментировали с применением природного урана в подкалиберных оперённых снарядах, которые закончились безрезультатно в связи с недостаточной прочностью нелегированного урана. Однако уже тогда была отмечена пирофорность урановых сердечников.

Стреловидные снаряды зенитных орудий

Эксперименты со стреловидными оперёнными подкалиберными снарядами для высотной зенитной артиллерии проводились на полигоне вблизи от польского города Близна под руководством конструктора Р. Хермана (R. Hermann). Были испытаны зенитные орудия калибра 103 мм с длиной ствола до 50 калибров. В ходе испытаний выяснилось, что стреловидные оперённые снаряды, достигавшие за счет своей незначительной массы очень больших скоростей, имеют недостаточное осколочное действие в связи с невозможностью помещения в них значительного заряда взрывчатого вещества. [] Кроме того, они продемонстрировали крайне низкую кучность из-за разреженности воздуха на больших высотах и, как следствие, недостаточной аэродинамической стабилизации. После того как стало очевидно, что стреловидные оперенные снаряды неприменимы для зенитной стрельбы, были сделаны попытки применить высокоскоростные подкалиберные снаряды с оперением для борьбы с танками. Работы были прекращены вследствие того, что серийные противотанковые и танковые пушки на то время имели достаточную бронепробиваемость, а Третий рейх доживал последние дни.