ВОЗВРАЩЕНИЕ ШРАПНЕЛИ

Владимир Одинцов
Журнал «Техника и вооружение» №4 / 1999 г.

 

Шрапнель получила свое название в честь ее изобретателя английского офицера Генри Шрапнеля, разработавшего этот снаряд в 1803 году. В первоначальном виде шрапнель представляла разрывную сферическую гранату для гладкоствольных пушек, во внутреннюю полость которой вместе с дымным порохом засыпались свинцовые пули.

В 1871 году русский артиллерист В.Н.Шкларевич разработал для только что появившихся нарезных орудий диафрагменную шрапнель с донной камерой и центральной трубкой (см. рис.1). Она еще не отвечала современному понятию шрапнели, так как имела фиксированное время горения трубки. Только через два года после принятия на вооружение первой русской дистанционной трубки образца 1873 года шрапнель обрела свой законченный классический облик. Этот год может считаться годом рождения русской шрапнели.

Дистанционная трубка 1873 года имела одно поворотное дистанционное кольцо с медленно горящим пиротехническим составом (см. рис.2). Максимальное время горения состава составляло 7,5 с, что позволяло вести огонь на дальность до 1100 м.

Инерционный механизм воспламенения трубки при выстреле (боевой винт) хранился отдельно и вставлялся в трубку непосредственно перед выстрелом. Пули отливались из сплава свинца с сурьмой. Пространство между пулями заливалось серой. Характеристики русских шрапнельных снарядов к нарезным орудиям обр. 1877 г. калибра 87 и 107 мм представлены в таблице 1.

таблица 1

Калибр, мм 87 107
Масса снаряда, кг 6,85 12,5
Начальная скорость, м/с 442 374
Число пуль 167 345
Масса одной пули, г 11 11
Суммарная масса пуль, кг 1,83 3,76
Относительная масса пуль 0,27 0,30
Масса порохового
вышибного заряда, г
68 110

  

 

Пулевая шрапнель вплоть до первой мировой войны составляла основную часть боекомплектов орудий полевой конной артиллерии, вооруженной 76-мм пушками, и значительную часть боекомплектов орудий более крупных калибров (см. рис.3). Русско-японская война 1904–1905 гг., в которой японцами впервые в массовых масштабах были применены ударные осколочные гранаты, снаряженные мелинитом, поколебала позиции шрапнели, однако в первом периоде Мировой войны она еще оставалась наиболее массовым снарядом. Высокая эффективность ее действия по открыто расположенным скоплениям живой силы подтверждалась многочисленными примерами. Так, 7 августа 1914 г. 6-я батарея 42-го французского полка, открыв огонь шрапнелью калибра 75 мм на дальности 5000 м по походной колонне 21-го драгунского германского полка, шестнадцатью выстрелами уничтожила полк, выведя из строя 700 человек.

Однако уже в среднем периоде войны, характеризуемом переходом к массовому применению артиллерии и позиционным боевым действиям и ухудшением квалификации офицерского артиллерийского состава стали выявляться крупные недостатки шрапнели:

 малое убойное действие низкоскоростных сферических пуль шрапнели;

 полное бессилие шрапнели при настильных траекториях против живой силы, находящейся в окопах и ходах сообщениях, и при любых траекториях – против живой силы в блиндажах и капонирах;

 малая эффективность стрельбы шрапнелью (большое количество высотных разрывов и так называемых «клевков») слабообученным офицерским персоналом, в большом количестве пришедшим из резерва;

 дороговизна и сложность шрапнели в массовом производстве.

Поэтому в ходе войны шрапнель стала быстро вытесняться осколочной гранатой с взрывателем ударного действия, не имеющей этих недостатков и обладающей к тому же сильным психологическим воздействием. На заключительном этапе войны и в послевоенный период в связи с быстрым развитием военной авиации шрапнель стала использоваться для борьбы с самолетами. Для этой цели были разработаны стержневые шрапнели и шрапнели с накидками (в России – 76-мм стержневая шрапнель Розенберга, содержащая 48 призматических стержней массой 45–55 г, уложенных в два яруса, и 76-мм шрапнель Гартца, содержащая 28 накидок массой по 85 г каждая). Накидки представляли собой попарно связанные короткими тросами стальные трубки, залитые свинцом, предназначенные для перебивания стоек и растяжек аэропланов. Шрапнели с накидками использовались также для разрушения проволочных заграждений. В каком-то смысле шрапнели с накидками можно рассматривать как прототип современных стержневых боевых частей (см. рис. 4 и 5).

К началу второй мировой войны шрапнель почти полностью утратила свое значение. Казалось, время шрапнели ушло навсегда. Однако, как это часто бывает в технике, в 60-х годах неожиданно началось возвращение к старым шрапнельным конструкциям.

Основной причиной было повсеместное недовольство военных низкой эффективностью осколочных гранат с ударным взрывателем. Эта низкая эффективность имела следующие причины:

 низкую плотность осколков, присущую круговым полям;

 неблагоприятную ориентацию осколочного поля относительно поверхности земли, при которой основная масса осколков уходит в воздух и грунт. Использование дорогостоящих неконтактных взрывателей, обеспечивающих воздушный разрыв снаряда над целью, повышает эффективность действия осколков в нижней полусфере разлета, но принципиально не изменяет общего низкого уровня действия;

 малую глубину поражения при настильной стрельбе;

 случайный характер дробления снарядных корпусов, приводящий с одной стороны к неоптимальному распределению осколков по массе, с другой – к неудовлетворительной форме осколков.

При этом наиболее негативную роль играет процесс разрушения оболочки продольными трещинами, движущимися по образующим корпуса, приводящий к формированию тяжелых длинных осколков (так называемых «сабель»). Эти осколки забирают до 80% массы корпуса, увеличивая эффективность менее чем на 10%. Многолетние исследования по изысканию сталей, дающих высококачественные осколочные спектры, проводившиеся во многих странах, не привели к кардинальным сдвигам в этой области. Оказались безуспешными и попытки использования различных способов заданного дробления из-за резкого удорожания производства и снижения прочности корпуса.

К этому добавлялось неудовлетворительное (не мгновенное) действие ударных взрывателей, особенно ярко проявившееся в специфических условиях послевоенных региональных войн (залитые водой рисовые поля Вьетнама, песчаные ближневосточные пустыни, болотистые почвы нижнего Двуречья).

С другой стороны, возрождению шрапнели способствовали такие объективные факторы, как изменение характера боевых действий и появление новых целей и видов оружия, в том числе общая тенденция перехода от стрельбы по площадным целям к стрельбе по конкретным одиночным целям, насыщение поля боя противотанковыми средствами, возросшая роль малокалиберных автоматических систем, оснащение пехоты средствами индивидуальной бронезащиты, резко обострившаяся проблема борьбы с малоразмерными воздушными целями, в том числе с противокорабельными крылатыми ракетами. Важную роль сыграло также появление тяжелых сплавов на основе вольфрама и урана, резко повысивших пробивное действие готовых поражающих элементов.

В 1960-х годах в период вьетнамской кампании армия США впервые применила шрапнели со стреловидными поражающими элементами (СПЭ). Масса стальных СПЭ составляла 0,7–1,5 г, число в снаряде 6000–10000 шт. Моноблок СПЭ представлял набор стреловидных элементов, уложенных параллельно оси снаряда заостренной частью вперед. Для более плотной укладки может применяться также попеременная укладка заостренной частью вперед-назад. СПЭ в блоке залиты связующим веществом с пониженной адгезионной способностью, например, воском. Скорость выброса блока пороховым вышибным зарядом составляет 150–200 м/с. Отмечалось, что увеличение скорости выброса выше этих пределов за счет увеличения массы вышибного заряда и повышения энергетических характеристик пороха приводит к увеличению вероятности разрушения стакана и к резкому увеличению деформирования СПЭ вследствие потери их продольной устойчивости, особенно в нижней части моноблока, где наседающая нагрузка при выстреле достигает максимума. С целью предохранения СПЭ от деформации при выстреле в некоторых шрапнельных снарядах США применяется многоярусная укладка СПЭ, при которой нагрузка от каждого яруса воспринимается диафрагмой, в свою очередь, опирающейся на уступы центральной трубки.

В 1970-х годах появились первые боевые части со стреловидными ПЭ для неуправляемых авиационных ракет (НАР). Американская НАР калибра 70 мм с боевой частью М235 (1200 стреловидных ПЭ массой по 0,4 г с суммарной начальной скоростью 1000 м/с) при подрыве на дистанции 150 м от цели обеспечивает зону поражения с фронтальной площадью 1000 кв.м. Скорость элементов при встрече с целью составляет 500–700 м/с. НАР со стреловидными ПЭ французской фирмы «Томсон-Брандт» выпускается в вариантах, предназначенных для поражения легкобронированных целей (масса одного СПЭ 190 г, диаметр 13 мм, бронепробиваемость 8 мм при скорости 400 м/с). В калибре НАР 68 мм число СПЭ составляет соответственно 8 и 36, в калибре 100 мм – 36 и 192. Разлет СПЭ происходит при скорости снаряда 700 м/с в угле 2,5°.

Фирма «BEI Defence Systems» (США) проводит разработку высокоскоростных ракет HVR, снаряженных стреловидными ПЭ из вольфрамового сплава и предназначенных для поражения воздушных и наземных целей. При этом используется опыт, накопленный в процессе работ по программе создания отделяемого проникающего элемента кинетической энергии SPIKE (Separating Penetrator Kinetic Energy). Демонстрировалась высокоскоростная ракета «Persuader» («Шпоры») имеющая в зависимости от массы БЧ скорость 1250–1500 м/с и позволяющая поражать цели на дальности до 6000 м. БЧ исполняется в различных вариантах: 900 стреловидных ПЭ массой 3,9 г каждый, 216 стреловидных ПЭ по 17,5 г или 20 ПЭ по 200 г. Рассеивание ракеты не превышает 5 мрад, стоимость не более 2500 долларов.
Следует отметить, что противопехотные шрапнели со стреловидными ПЭ хотя и не входят в перечень официально запрещенного международными конвенциями оружия, но, тем не менее, негативно оцениваются мировым общественным мнением как негуманный вид оружия массового поражения. Об этом косвенно свидетельствуют такие факты, как отсутствие данных об этих снарядах в каталогах и справочниках, исчезновение их рекламы в военно-технической периодике и т. п.

Шрапнели малых калибров интенсивно развивались в последние десятилетия в связи с возрастанием роли малокалиберных автоматических пушек во всех видах вооруженных сил. Наименьший известный калибр шрапнельного снаряда составляет 20 мм (снаряд DM111 германской фирмы «Diehl» к автоматическим пушкам Rh200, Rh202) (см. рис.6). Последняя пушка состоит на вооружении БМП «Мардер». Снаряд имеет массу 118 г, начальную скорость 1055 м/с и содержит 120 шариков, пробивающих на расстоянии 70 м от точки подрыва дюралевый лист толщиной 2 мм.

Стремление к уменьшению потери скорости ПЭ на полете привело к разработке снарядов с пулевидными удлиненными ПЭ. Пулевидные ПЭ уложены параллельно оси снаряда и за время одного оборота снаряда также совершают один оборот вокруг собственной оси и, следовательно, после выброса из корпуса будут гироскопически стабилизированы на полете.

Отечественный 30 мм шрапнельный (многоэлементный) снаряд, предназначенный для авиационных пушек Грязева-Шипунова ГШ-30, ГШ-301, ГШ-30К, разработан ГНПП «Прибор» (см. рис.7). Снаряд содержит 28 пуль массой 3,5 г, уложенных в четыре яруса по семь пуль в каждом. Выброс пуль из корпуса производится с помощью небольшого вышибного порохового заряда, воспламеняемого от пиротехнического замедлителя на дальности 800–1300 м от места выстрела. Масса патрона 837 г, масса снаряда 395 г, масса порохового заряда гильзы 117 г, длина патрона 283 мм, начальная скорость снаряда 875-900 м/с, вероятное отклонение начальной скорости 6м/с. Угол разлета пуль составляет 8°. Очевидным недостатком снаряда является фиксированная величина интервала времени между выстрелом и срабатыванием снаряда. Успешная стрельба такими снарядами требует высокой квалификации летчика.

Швейцарской фирмой «Эрликон-Контравес» производится 35-мм шрапнельный снаряд, AHEAD (Advanced Hit Efficiency and Destruction) для автоматических зенитных пушек, снабженных системой управления огнем (СУО), обеспечивающей подрыв снарядов на оптимальном расстоянии от цели (наземные буксируемые двуствольные системы «Скайгард» GDF-005, «Скайшилд 35», корабельные одноствольные установки «Скайшилд» и «Миллениум 35/100»). Снаряд снабжен высокоточным электронным дистанционным взрывателем, расположенным в донной части снаряда, а установка имеет в своем составе дальномер, баллистический вычислитель и надульный канал ввода временной установки. На дульном срезе орудия расположены три соленоидных кольца. С помощью первых двух колец, расположенных по ходу снаряда, производится замер скорости снаряда в данном выстреле. Измеренная величина совместно с дальностью до цели, измеренной дальномером, вводится в баллистический вычислитель, рассчитывающий полетное время, значение которого вводится в дистанционный взрыватель через кольцо с шагом установки 0,002 с.

Масса снаряда составляет 750 г, начальная скорость 1050 м/с, дульная энергия 413 кДж. Снаряд содержит 152 цилиндрических ГПЭ из вольфрамового сплава массой 3,3г (суммарная масса ГПЭ 500 г, относительная масса ГПЭ 0,67). Выброс ГПЭ происходит с разрушением снарядного корпуса. Относительная масса снаряда Сq (масса в кг, отнесенная к кубу калибра в дм) составляет 17,5 кг/куб.дм , т. е. на 10 % превышает соответствующую величину для обычных осколочно-фугасных снарядов.

Снаряд предназначен для поражения самолетов и управляемых ракет на дальности до 5 км.

С методической точки зрения многоэлементный снаряд, снаряд AHEAD, боевые части НАР, заряд которых (пороховой или бризантный) не сообщает дополнительной осевой скорости, а выполняет по существу только функцию разделения, целесообразно выделить в отдельный класс так называемых кинетических пучковых снарядов (КПС), а термин «шрапнель» сохранить только за классическим шрапнельным снарядом, имеющим корпус с донным вышибным зарядом, обеспечивающим заметную дополнительную скорость ГПЭ. Примером конструкции КПС бескорпусного типа является снаряд с набором колец заданного дробления, запатентованный фирмой «Эрликон». Этот набор надет на полый стержень корпуса и поджат головным колпаком. Во внутренней полости стержня размещается небольшой заряд ВВ, рассчитанный таким образом, что он обеспечивает разрушение колец на осколки без сообщения им заметной радиальной скорости. В результате формируется узкий пучок осколков заданного дробления.

Основными недостатками пороховых шрапнелей являются следующие:

 отсутствует заряд бризантного ВВ и, как следствие, невозможно поражение укрытых целей;

 тяжелый стальной корпус (стакан) шрапнели выполняет по существу транспортировочную и ствольную функции и не используется непосредственно для поражения.

В связи с этим в последние годы началась интенсивная разработка так называемых осколочно-пучковых снарядов. Под ними понимают снаряд, снаряженный бризантным ВВ, с расположенным в передней части блоком ГПЭ, создающих осевой поток («пучок»), Являясь по виду главного поля аналогом пороховой шрапнели, снаряд выгодно отличается от нее наличием фугасного действия и продуктивным использованием металла корпуса для образования кругового осколочного поля.

Первые серийные осколочно-пучковые трассирующие снаряды HETF-T (35-мм снаряд DM42 и 50-мм снаряд M-DN191) были разработаны германской фирмой «Диль» (Diehl) для автоматической пушки Rh503 фирмы «Маузер», входящей в состав концерна «Рейнметалл» (Rheinmetall). Снаряды имеют донный взрыватель двойного действия (дистанционно-ударный), размещенный внутри корпуса снаряда и головной приемник команд, размещенный в головном пластмассовом колпаке. Приемник и взрыватель соединены электрическим проводником, проходящим через заряд ВВ. Благодаря донному инициированию заряда ВВ метание блока происходит за счет падающей детонационной волны, что увеличивает скорость метания. Легкий головной колпак не препятствует прохождению блока ГПЭ. (Рис. 8)

Конический блок 35-мм снаряда DM41, содержащий 325 шт. сферических ГПЭ диаметром 2,5 мм, выполненных из тяжелого сплава (ориентировочная масса 0,14 г) опирается непосредственно на передний торец заряда ВВ массой 65 г. Масса снаряда DM41 – 610 г, длина снаряда 200мм (5,7 клб), общая масса патрона 1670 г, масса заряда пороха в патроне 341 г, начальная скорость снаряда 1150 м/с. Разлет ГПЭ происходит в корпусе с углом 40°. Ввод команды на вид действия и ввод временной установки производится бесконтактным способом непосредственно перед заряжанием.

В известной мере критическим элементом данной бездиафрагменной конструкции является прямая опора ГПЭ на заряд ВВ. При массе блока 0,14 х 325 = 45 г и ствольной перегрузке 50000 блок ГПЭ при выстреле будет давить на заряд ВВ с силой 2,25 т, что в принципе может привести к разрушению и даже воспламенению заряда ВВ. Обращает на себя внимание чрезмерно малая масса ГПЭ (0,14 г), явно недостаточная для поражения даже легких целей. Определенным недостатком конструкции является сферическая форма ГПЭ, понижающая плотность укладки блока и приводящая к уменьшению скорости его метания за счет потерь энергии на деформацию ГПЭ. Сопоставление 35-мм снарядов AHEAD фирмы «Эрликон» и HETF-T фирмы «Диль» приведено в таблице 2.

таблица 2

Характеристика AHEAD HETF-T

Тип снаряда

Шрапнель Осколочно-пучковый

Взрыватель

Дистанционный Дистанционно-ударный

Ввод команд

После вылета При заряжании

Масса снаряда, г

750 610

Количество ГПЭ

152 325

Масса одного ГПЭ, г

3,3 0,14

Суммарная масса ГПЭ, г

500 45

Угол разлета, град.

10 40

Форма ГПЭ

цилиндр сфера

Осколочное круговое поле

нет есть

Проникающе-фугасное действие

нет есть

Стоимость (расч.-ориентир.), у.е.с.

5–6 1

 

Сравнительная оценка снарядов по критерию «стоимость–эффективность» при стрельбе по воздушным и наземным целям не выявляет ощутимого превосходства одного снаряда над другим. Это может показаться странным, учитывая огромную разницу масс осевого потока (у снаряда AHEAD на порядок больше). Объяснение, с одной стороны, заключается в очень высокой стоимости снарядов AHEAD (снаряд на 2/3 состоит из дорогостоящего и дефицитного тяжелого сплава), с другой – в резком увеличении возможности адаптации осколочно-пучкового снаряда HETF-T к условиям боевого применения. Например, при действии по противокорабельным крылатым ракетам (ПКР) оба снаряда одинаково не обеспечивают поражения цели по типу «мгновенное разрушение цели в воздухе», достигаемого пробиванием бронебойного корпуса и прониканием ГПЭ в заряд ВВ с возбуждением его детонации. В то же время прямое попадание в планер ПКР разрывного снаряда HETF-T фирмы «Диль» при установке взрывателя на ударное действие наносит значительно больший ущерб, чем прямое попадание инертного AHEAD, которое может быть реализовано установкой взрывателя на максимальное время.

Фирма «Диль» в настоящее время занимает ведущее положение в области разработки осколочных боеприпасов направленного осевого действия. К числу ее наиболее известных запатентованных разработок осколочно-пучковых боеприпасов относятся танковый снаряд, разделяющаяся ствольная мина, кассетный боевой элемент, спускающийся на парашюте с адаптивным раздельно-осевым действием. (Рис. 9, 10).

 

 

Значительный интерес представляют разработки шведской фирмы «Бофорс АБ». Ею запатентован осколочно-пучковый вращающийся снаряд с потоком ГПЭ, направленным под углом к оси снаряда. Подрыв в момент в момент совмещения оси блока ГПЭ с направлением на цель обеспечивается датчиком цели. Донное инициирование заряда ВВ обеспечивается донным детонатором, смещенным относительно оси снаряда и соединенным проводной связью с датчиком цели. (Рис.11)

Фирмой «Рейнметалл» (ФРГ) запатентован оперенный осколочно-пучковый снаряд к гладкоствольной танковой пушке, предназначенный в первую очередь для борьбы с противотанковыми вертолетами (пат. №5261629 США). В головном отсеке снаряда расположен блок датчиков цели. После определения положения цели относительно траектории снаряда производится с помощью импульсных реактивных двигателей доворот оси снаряда на цель, отстрел головного отсека с помощью кольцевого заряда ВВ и подрыв снаряда с формированием направленного на цель потока ГПЭ. Отстрел головного отсека необходим для беспрепятственного прохода блока ГПЭ.

Отечественные патенты на осколочно-пучковые снаряды №2018779, 2082943,2095739, 2108538, 21187790 (патентообладатель НИИ СМ МГТУ им. Н.Э.Баумана) охватывают наиболее перспективные направления развития этих снарядов (Рис.12, 13). Снаряды предназначены как для поражения воздушных целей, так и для глубинного поражения наземных целей, и оснащены донными взрывателями дистанционного или неконтактного (типа «дальномер») действия. Взрыватель оснащен ударным механизмом с тремя установками, что позволяет использовать снаряд при стрельбе на обычные виды действия штатных осколочно-фугасных снарядов – осколочно-компрессионное, осколочно-фугасное и проникающе-фугасное. Мгновенный осколочный подрыв происходит с помощью головного контактного узла, имеющего электрическую связь с донным взрывателем. Ввод команды, определяющей вид действия, производится через головной или донный приемники команд.

Скорость блока ГПЭ как правило не превышает 400–500 м/с, т. е. на его ускорение расходуется весьма незначительная часть энергии заряда ВВ. Это объясняется с одной стороны малой площадью контакта заряда ВВ с блоком ГПЭ, а с другой – быстрым спадом давления продуктов детонации вследствие расширения снарядной оболочки. По данным высокочастотной оптической съемки и результатам компьютерного моделирования видно, что процесс радиального разлета оболочки идет значительно быстрее, чем процесс осевого движения блока. Стремление увеличить долю энергии заряда, переходящей в кинетическую энергию осевого движения ГПЭ, породило много предложений по реализации многоторцевых конструкций. (Рис.10).

 

 

Одной из наиболее перспективных сфер применения пучковых снарядов является танковая артиллерия. В условиях насыщения поля боя противотанковыми системами оружия проблема обороны танка от них является чрезвычайно острой. В тенденциях развития танкового оружия в последнее время наблюдается стремление к реализации принципа «бей равного», согласно которому основной задачей танка является борьба с танками противника как представляющими главную опасность, а оборона его от танкоопасных средств должна осуществляться сопровождающими его боевыми машинами пехоты, снабженными автоматическими пушками, и самоходными зенитными установками. Кроме того, считается несущественной проблема борьбы с танкоопасными средствами, находящимися в сооружениях, например в зданиях, при боевых действиях в населенных пунктах. При таком подходе осколочно-фугасный снаряд в боекомплекте танка считается ненужным. Например, в боекомплекте 120-мм гладкоствольной пушки германского танка «Леопард-2» имеется всего два типа снаряда – бронебойный подкалиберный DM13 и осколочно-кумулятивный (многоцелевой) DM12. Крайним выражением этой тенденции являются недавно принятые решения о том, что в состав боекомплекта разрабатываемых 140-мм гладкоствольных пушек США (ХМ291) и Германии (NPzK) будет входить только один тип снаряда – оперенный бронебойный подкалиберный.

Следует отметить, что концепция, исходящая из представления о том, что главную угрозу для танка создает танк противника, не подтверждается опытом военных действий. Так, в ходе четвертой арабо-израильской войны 1973 года потери танков распределялись следующим образом: от действия ПТРК – 50%, от действий авиации, ручных противотанковых гранатометов, противотанковых мин – 28%, от огня танков только – 22%.

Другая концепция, напротив, исходит из взглядов на танк как на автономную систему оружия, способную самостоятельно решать все боевые задачи, в том числе и задачу самообороны. Эта задача не может быть решена штатными осколочно-фугасными снарядами с ударными взрывателями по той причине, что при настильной стрельбе этими снарядами на осколочное поражение одиночных целей крайне неудовлетворительно согласуются плотность рассеивания точек падения снарядов и координатный закон поражения. Эллипс рассеивания, имеющий на дальности 2 км отношение больших осей примерно 50:1, вытянут в направлении стрельбы, тогда как зона поражения осколками располагается перпендикулярно этому направлению. В результате реализуется лишь очень небольшая площадь, где эллипс рассеивания и область поражения накладываются друг нa друга. Следствием этого является низкая вероятность поражения одиночной цели одним выстрелом, по различными оценкам не превышающая 0,15…0,25.

Конструкция многофункционального осколочно-фугасно-пучкового оперенного снаряда для гладкоствольной танковой пушки защищена патентами №№ 2018779, 2108538 РФ. Наличие тяжелого головного блока ГПЭ и связанное с этим смещение центра масс вперед увеличивает аэродинамическую устойчивость снаряда на полете и точность стрельбы. Разгрузка заряда ВВ от давления, создаваемого наседающей массой блока ГПЭ при выстреле, осуществляется вкладной диафрагмой, опирающейся на кольцевой уступ в корпусе, либо диафрагмой, выполненной заодно с корпусом.

ГПЭ блока выполнены из стали или тяжелого сплава на основе вольфрама (плотность 16…18 г/куб.см) в форме, обеспечивающей их плотную укладку в блоке, например, в форме шестигранных призм. Плотная укладка ГПЭ способствует сохранению их формы в процессе взрывного метания и уменьшает потери энергии заряда ВВ на деформацию ГПЭ. Требуемый угол разлета (обычно 10…15°) и оптимальное распределение ГПЭ в пучке могут быть обеспечены за счет изменения толщины оголовья, формы диафрагмы, размещения внутри блока ГПЭ вкладышей из легкосжимаемого материала, изменения формы фронта падающей детонационной волны. Предусмотрено управление углом разлета блока с помощью заряда ВВ, размещенного по его оси. Интервал времени между подрывами основного и осевого зарядов в общем случае регулируется системой управления подрывом снаряда, что позволяет получать оптимальные пространственные распределения ГПЭ и осколков корпуса в широком диапазоне условий стрельбы. Головной колпак с головным контактным узлом, заполненный внутри пенополиуретаном, должен иметь минимальную массу, что обеспечивает минимальную потерю скорости ГПЭ при взрывном метании. Более радикальным способом является сброс головного колпака с помощью пиротехнического устройства перед подрывом основного заряда или его разрушение с помощью заряда-ликвидатора. При этом должно быть исключено разрушающее воздействие продуктов детонации на блок ГПЭ. Оптимальная масса блока ГПЭ варьируется в пределах 0,1…0,2 от массы снаряда. Скорость выброса блока ГПЭ из корпуса в зависимости от его массы, характеристик заряда ВВ и других конструктивных параметров изменяется в диапазоне 300…500 м/с, начальная результирующая скорость ГПЭ при скорости снаряда 800 м/с составляет 1100…1300 м/с.

Оптимальная масса одиночного поражающего элемента, рассчитанная по условию поражения живой силы, оснащенной тяжелыми противопульными бронежилетами 5-го класса защиты по ГОСТ Р50744-95 «Бронеодежда», составляет 5 г. При этом обеспечивается также поражение большей части номенклатуры небронированной техники. При необходимости поражения более тяжелых целей со стальными эквивалентами 10… 15 мм масса ГПЭ должна быть увеличена, что приведет к снижению плотности потока ГПЭ. Оптимальные массы ГПЭ для поражения различных классов целей, уровни кинетической энергии, числа ГПЭ при массе блока 2,5 кг и плотности поля при угле полураствора 10° на дальности 20 м (радиус круга поражения 3,5 м, площадь круга 38 кв.м) приведены втаблице 3.

таблица 3

Класс целей

Масса
одного
ГПЭ, г
Кинетич. энергия, дж, при скорости число
ГПЭ
Плот-
ность,
1/куб.м
500 м/с 1000 м/с

Живая сила в бронежилетах 5-го класса и небронированная техника

5 625 2500 500 13,2

Легкобронированные цели класса «А» (БТР, бронированные вертолеты)

10 1250 5000 250 6,6

Легкобронированные цели класса «В» (боевые машины пехоты)

20 2500 10000 125 3,3

 

Включение в состав боекомплектов танков двух типов осколочно-пучковых снарядов, предназначенных соответственно для борьбы с живой силой и бронетехникой, вряд ли осуществимо, учитывая ограниченный размер боекомплекта (в танке Т-90С – 43 выстрела) и без того уже большую номенклатуру снарядов (бронебойный оперенный подкалиберный снаряд (БОПС), кумулятивный снаряд, осколочно-фугасный снаряд, управляемый снаряд 9К119 «Рефлекс»). В отдаленной перспективе при появлении в танке быстродействующего сборочного манипулятора возможно применение модульных конструкций осколочно-пучковых снарядов со сменными головными блоками различного назначения (патент №2080548 РФ, НИИ СМ).

Ввод команды, определяющей вид действия, и ввод временной установки при стрельбе с траекторным разрывом производится через головной или донный приемники команд. Цикл работы системы управления подрывом включает в себя определение дальности до цели с помощью лазерного дальномера, расчет на бортовом компьютере полетного времени до упрежденной точки подрыва и ввод этого времени во взрыватель с помощью АУДВ (автоматического установщика дистанционного взрывателя). Так как упрежденная дальность подрыва является случайной величиной, дисперсия которой определяется суммой дисперсий дальности до цели, измеренной дальномером, и пути, пройденного снарядом к моменту подрыва, а указанные дисперсии достаточно велики, то и разброс упрежденной дальности оказывается чрезмерно большим (например, ±30 м при номинальном значении упрежденной дальности 20 м). Это обстоятельство предъявляет достаточно жесткие требования к точности системы управления подрывом (шаг установки не более 0,01 с при квадратическом отклонении того же порядка). Одним из возможных путей повышения точности является исключение ошибки начальной скорости снаряда. С этой целью после вылета снаряда производится бесконтактным способом измерение его скорости, полученное конкретное значение вводится в расчет временной установки, а затем последняя подается с помощью кодированного лазерного луча со скорость 20…40 кбит/с через канал трубки стабилизатора в оптическое окно донного взрывателя. При стрельбе по целям, четко отделяющимся от окружающей среды, вместо дистанционного взрывателя может быть использован неконтактный взрыватель типа «Дальномер».

Предложена конструкция осколочно-пучкового снаряда с осевым расположением цилиндрического блока ГПЭ внутри заряда ВВ. Перспективной является конструкция снаряда, создающего пучок ГПЭ с овальным поперечным сечением, стелющийся вдоль поверхности земли. В патентах №№ 2082943, 2095739 предложены конструкции осколочно-кинетических снарядов соответственно с передним и задним расположением блока ГПЭ, ударной трубкой и зарядом детонационно-способного твердого топлива двойного назначения. В зависимости от условий применения этот заряд используется в качестве разрывного (как ВВ) или в качестве ускорительного (как твердое ракетное топливо). Второй основной идеей разработки является разрушение корпуса на осколки ударом по его внутренней поверхности трубки, разгоняемой взрывом. Такая схема обеспечивает так называемое разрушение без метания, т. е. разрушение корпуса без сообщения его осколкам заметной радиальной скорости, что позволяет включить их в осевой поток. Реализация полноценного дробления при ударе трубкой была подтверждена экспериментально. (Рис.14, 15)

Значительный интерес представляют «гибридные» конструкции снарядов, в которых используются как пороховые, так и бризантные заряды. Примерами могут служить шрапнельный снаряд с дроблением корпуса после выброса блока стреловидных ПЭ (Патент №2079099 РФ, НИИ СМ), шведский снаряд «Р» с пороховым выбросом метательных блоков, содержащих заряд ВВ, адаптивный снаряд с выбрасываемым цилиндрическим слоем ГПЭ и «поршнем», содержащем заряд ВВ (заявка №98117004, НИИ СМ). (Рис.16, 17)

Разработка осколочно-пучковых снарядов к малокалиберным автоматическим пушкам (МКАП) сдерживается ограничениями, накладываемыми величиной калибра. В настоящее время практически монопольным калибром отечественных МКАП Сухопутных войск, ВВС и ВМФ является калибр 30 мм. 23-мм МКАП еще сохраняются на вооружении (самоходная установка «Шилка», шестиствольная авиационная пушка ГШ-6-23 и др.), но большинство специалистов считает, что они уже не удовлетворяют современным требованиям по эффективности. Использование одного калибра во всех видах Вооруженных сил и унификация боеприпасов является несомненным преимуществом. В то же время жесткая фиксация калибра уже в настоящее время начнет ограничивать боевые возможности МКАП, в особенности, при борьбе с ПКР. В частности, проработки показывают, что реализация эффективного осколочно-пучкового снаряда в этом калибре очень затруднена. В то же время расчеты по критерию максимума вероятности поражения цели очередью при фиксированных числе очередей и массе системы оружия, включающей огневую установку и боекомплект, показывают, что калибр 30 мм не оптимален, а оптимум находится в диапазоне 35-45 мм. Для разработки новых МКАП предпочтительным является калибр 40 мм, являющийся членом ряда нормальных линейных размеров Ra10, обеспечивающий возможность межвидовой унификации (ВМС, ВВС, Сухопутные войска), мировой стандартизации и расширения экспорта с учетом широкого распространения 40-мм МКАП за рубежом (буксируемый ЗАК L70 «Бофорс», боевая машина пехоты CV-90, корабельные ЗАК «Тринити», «Фаст Форти», «Дардо» и др.). Все перечисленные 40-мм системы кроме «Дардо» и «Фаст Форти» являются одноствольными с низкой скорострельностью 300 выстр./мин. Двуствольные системы «Дардо» и «Фаст Форти» имеют общую скорострельность соответственно 600 и 900 выстр./мин. Фирмой «Эллайент Тексистемз» (США) разработана 40-мм пушка CTWS с телескопическим выстрелом и поперечной схемой заряжания. Пушка имеет скорострельность 200 выстр./мин.

Из вышеизложенного ясно, что в ближайшие годы следует ожидать появления оружия нового поколения 40-мм пушек с вращающимся блоком стволов, способных разрешить рассмотренные выше противоречие.

Одно из распространенных возражений против введения в систему вооружений калибра 40 мм основано на трудностях использования 40-мм пушек на летательных аппаратах из-за больших усилий отдачи (так называемой динамической несовместимости), что исключает возможность распространения межвидовой унификации на вооружение ВВС и тактической авиации Сухопутных войск.

В данном случае следует отметить, что 40-мм МКАП будут предназначены в первую очередь для использования в корабельных системах ПВО, где ограничения по суммарной массе системы оружия не является чрезмерно жесткими. Очевидно, что целесообразно сочетание в системе ПВО корабля пушек обоих калибров (30 и 40 мм) с оптимальным разделением между ними диапазонов дальностей перехвата ПКР. Во вторых, указанное возражение опровергается историческим опытом. МКАП крупных калибров успешно применялись в авиации в период второй мировой войны и после нее. К ним относятся отечественные авиационные пушки Нудельмана-Суранова НС-37, НС-45 и 37-мм американская пушка М-4 истребителя Р-39 «Аэрокобра». 37-мм пушка НС-37 (масса снаряда 735 г, начальная скорость 900 м/с, скорострельность 250 выстр./мин) устанавливалась на истребителе ЯК-9Т (боекомплект 30 патронов) и на штурмовиках ИЛ-2 (две пушки с боекомплектом 50 патронов каждая). На заключительном периоде Великой Отечественной войны успешно применялись истребители ЯК-9К с 45-мм пушкой НС-45 (масса снаряда 1065 г, начальная скорость 850 м/с, скорострельность 250 выстр./мин). В послевоенный период пушки НС-37, НС-37Д устанавливались на реактивных истребителях.

Переход на калибр 40 мм открывает возможности разработки не только осколочно-пучковых снарядов, но и других перспективных снарядов, в том числе корректируемых, кумулятивных, с программируемым неконтактным взрывателем, с кольцевым поражающим элементом и др.

Весьма перспективную сферу применения принципа взрывного осевого метания ГПЭ образуют надкалиберные гранаты подствольных, ручных и ружейных гранатометов. Надкалиберная осколочно-пучковая граната к подствольному гранатомету (патент №2118788 РФ, НИИ СМ) предназначена в основном для настильной стрельбы на небольшие дистанции (до 100 м) при самообороне. Граната содержит калиберную часть с вышибным зарядом и выступами, входящими в нарезы гранатного ствола, и надкалиберную часть, содержащую дистанционный взрыватель, заряд ВВ и слой ГПЭ. Величина диаметра надкалиберной части зависит от расстояния между осями пулевого и гранатного ствола.

Общая масса перспективной пучковой гранаты к 40-мм подствольному гранатомету ГП-25 составляет 270 г, начальная скорость гранаты – 72 м/с, диаметр надкалиберной части – 60 мм, масса заряда ВВ (флегматизированный гексоген A-IX-1) – 60 г, готовые поражающие элементы в форме кубика с ребром 2,5 мм массой 0,25 г выполнены из вольфрамового сплава с плотностью 16 г/куб.см; укладка ГПЭ однослойная, количество ГПЭ – 400 шт., скорость метания – 1200 м/с, убойный интервал – 40 м от точки разрыва, шаг установки взрывателя – 0,1 с (Рис.18).

В настоящей статье вопросы развития осколочных боеприпасов осевого действия рассмотрены в основном применительно к ствольным снарядам, в той или иной степени являющихся развитием классической шрапнели. В широком же аспекте принцип поражения целей направленными потоками ГПЭ используются в самых разнообразных видах оружия (боевые части ЗУР и НАР, инженерные направленные осколочные мины, осколочные боеприпасы направленного действия активной защиты танков, ствольное картечное оружие и т. п.).


Поделиться в социальных сетях:
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Яндекс
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Мой Мир


При использовании опубликованных здесь материалов с пометкой «предоставлено автором/редакцией» и «специально для "Отваги"», гиперссылка на сайт www.otvaga2004.ru обязательна!


Первый сайт «Отвага» был создан в 2002 году по адресу otvaga.narod.ru, затем через два года он был перенесен на otvaga2004.narod.ru и проработал в этом виде в течение 8 лет. Сейчас, спустя 10 лет с момента основания, сайт переехал с бесплатного хостинга на новый адрес otvaga2004.ru