Подкалиберные боеприпасы: снаряды и пули, принцип действия, описание и история

Шило вместо кувалды

Из названия ясно, что подкалиберный боеприпас представляет собой снаряд калибром заметно меньше калибра орудия. Конструктивно это «катушка» с диаметром, равным диаметру ствола, в центре которой — тот самый вольфрамовый или урановый «лом», что и бьет по броне противника. При выходе из канала ствола катушка, обеспечившая сердечнику достаточную кинетическую энергию и разогнавшая его до нужной скорости, разделяется на части под действием набегающих потоков воздуха, а в цель летит тонкий и прочный оперенный штырь. При столкновении за счет меньшего удельного сопротивления он гораздо эффективнее пробивает броню, чем толстая монолитная болванка.

Заброневое воздействие такого «лома» колоссально. За счет сравнительно небольшой массы — 3,5-4 килограмма — сердечник подкалиберного снаряда сразу после выстрела разгоняется до значительной скорости — около 1500 метров в секунду. При ударе о броневой лист он пробивает небольшое отверстие. Кинетическая энергия снаряда частично идет на разрушение брони, а частично превращается в тепловую. Раскаленные осколки сердечника и брони выходят в заброневое пространство и распространяются веером, поражая экипаж и внутренние механизмы машины. При этом возникают многочисленные очаги возгорания.

Точным попаданием БОПС можно вывести из строя важные узлы и агрегаты, уничтожить или серьезно ранить членов экипажа, заклинить башню, пробить топливные баки, подорвать боеукладку, разрушить ходовую часть. Конструктивно современные подкалиберные очень разные. Тела снарядов бывают как монолитными, так и составными — сердечник или несколько сердечников в оболочке, а также продольно и поперечно многослойными, с различными типами оперения.

У ведущих устройств (тех самых «катушек») разная аэродинамика, они изготавливаются из стали, легких сплавов, а также композиционных материалов — например, из углекомпозитов или арамидных композитов. В головных частях БОПС могут устанавливаться баллистические наконечники и демпферы. Словом, на любой вкус — под любую пушку, под определенные условия танкового боя и конкретную цель. Основные преимущества таких боеприпасов — высокая бронепробиваемость, высокая подлетная скорость, малая чувствительность к воздействию динамической защиты, низкая уязвимость к комплексам активной защиты, которые просто не успевают среагировать на быструю и малозаметную «стрелу».

О кумулятивах

Впервые подобные боеприпасы были использованы нацистской Германией в 1941 году. Тогда в СССР не ожидали использования подобных снарядов, так как их принцип действия хоть и был известным, но на вооружении их еще не было. Ключевой особенностью подобных снарядов было то, что они обладали высокой бронепробиваемостью за счет наличия взрывателей мгновенного действия и кумулятивной выемкой. Проблема, с которой столкнулись впервые, заключалась в том, что снаряд по время полета вращался. Это приводило к рассеиванию кумулятивной стрелы и, как следствие, пониженной бронепробиваемости. Чтобы исключить негативный эффект, было предложено применять гладкоствольные пушки.

Какие снаряды лучше в World of Tanks?

Безусловно, премиумные снаряды, обладающие высокой эффективностью, лучше чем обыкновенные. Однако, часто использовать премиумные снаряды бывает нецелесообразно из-за их значительной стоимости. Так, например, на премиумных танках обыкновенные бронебойные снаряды стоят в пределах от 100 до 300 кредитов за единицу. Ведь именно сниженная стоимость аммуниции позволяет премиумным танкам отлично фармить. Однако, на премиумные снаряды, даже для премиумного танка, скидка не распространяется. При этом стоимость одного кумулятивного, подкалиберного или осколочно-фугасного премиумного снаряда может достигать 4800 кредитов за единицу. Как видите сами премиумные снаряды в ряде случаев могут быть дороже обыкновенных снарядов в 15 раз. Поэтому для фарма и зарабатывания кредитов, используют только обыкновенные снаряды.

Премиумные же снаряды в подавляющем большинстве случаев используют в ротных боях и клановых войнах, когда важен именно командный результат.

Мир Танков | Форум Танков

Разновидности ПБ снарядов

В настоящее время разработано несколько эффективных конструкций подкалиберных снарядов, которые используются вооруженными силами различных стран. В частности, речь идет о следующем:

• С неотделяющимся поддоном. Весь путь до цели снаряд проходит как единое целое. В пробитии же участвует только сердечник. Такое решение не получило достаточного распространения по причине повышенного аэродинамического сопротивления. В результате чего показатель бронепробития и точности с расстоянием до цели существенно падает.
• С неотделяющимся поддоном для конического орудия. Суть такого решения в том, что при прохождении по коническому стволу поддон сминается. Это позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление.
• Подкалиберный снаряд с отделяющимся поддоном. Суть в том, что поддон срывается силами воздуха или же центробежными силами (при нарезном орудии). Это позволяет существенно снизить сопротивление воздуха в полете.

История создания

В 1864 году военный инженер М. Бересков (он стал первым, кто придумал кумулятивный снаряд) открыл кумулятивный эффект, после чего начал испытание и применение разработок в разрушении твердых объектов. Военные были поражены, как действует кумулятивный снаряд на бронированную технику. Именно с этого момента западные ученые начали исследование данного эффекта.

С 1910 по 1926 годы продолжались исследовательские работы и создание разнотипных кумулятивных снарядов и мин. Целью этих опытов было нахождение правильной формы и материла, которые в совместном использовании могли пробивать объекты, имевшие большую толщину бронирования.

В 1935 году молодой немецкий ученый начал работы по созданию кумулятивных артиллерийских снарядов, которые активно использовались в начальном этапе Второй Мировой войны. Увидев потенциал кумулятивных снарядов, советские ученые на примере немецких боеприпасов начали разработку и производство собственного оружия. В 1942 году кумулятивные советские снаряды начали использоваться на артиллерийском оружии калибра 76 и 122 мм.

Устройство кумулятивного снаряда Второй Мировой войны

В середине 1950 года ученые США запатентовали новый тип кумулятивного снаряда, который обладал высокой стабилизацией во время полета и имел уникальную металлическую облицовку. В этом же году новый тип снарядов был принят на вооружение США.

В 1960 году создали уникальный кумулятивный снаряд имеющий новую структуру и материалы, которые во много раз превосходили кумулятивные снаряды Второй мировой войны. С этого момента были начаты упорные работы по улучшению уже имевшихся разработок.

В 1990 году был создан кумулятивный тандемный снаряд калибра 130 мм и имевший пробитие 800 мм.

Схема устройства кумулятивного снаряда

Кумулятивный снаряд состоит из частей:

• взрыватель;
• головка;
• кумулятивная воронка;
• кольцо;
• разрывной заряд;
• капсюль детонатор;
• фиксатор;
• трассер;
• стабилизатор;
• корпус;
• лопасть.

Механизм действия кумулятивного заряда[править | править код]

Кумулятивная струяправить | править код

После взрыва капсюля-детонатора заряда, возникает детонационная волна, которая перемещается вдоль оси заряда.

Волна, распространяясь к облицовке поверхности конуса, схлопывает её в радиальном направлении, при этом в результате соударения частей облицовки давление в ней резко возрастает. Давление продуктов взрыва, достигающее порядка 1010Па (105 кгс/см²), значительно превосходит предел текучести металла, поэтому движение металлической облицовки под действием продуктов взрыва подобно течению жидкости, которое, однако, обусловлено не плавлением, а 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 симметрии заряда, скорость которой зависит от скорости детонации взрывчатого вещества и геометрии воронки. При использовании воронок с малыми углами при вершине возможно получить крайне высокие скорости, но при этом возрастают требования к 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 от 30 до 60°; скорость кумулятивной струи при этом достигает 10 км/с.

Поскольку при встрече кумулятивной струи с бронёй развивается очень высокое давление, на один-два порядка превосходящее предел прочности металлов, то струя взаимодействует с бронёй в соответствии с законами гидродинамики, то есть при соударении они ведут себя как идеальные жидкости. 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 отношения плотности облицовки конуса (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 за счёт удлинения струи. Однако при значительных расстояниях между зарядом и мишенью непрерывность струи нарушается, что снижает бронебойный эффект. Наибольший эффект достигается на так называемом «фокусном расстоянии», на котором струя максимально растянута, но ещё не разорвана на отдельные фрагменты. Для выдерживания этой дистанции используют различные типы наконечников соответствующей длины.

При перемещении в твёрдой среде градиентно разорванная кумулятивная струя самоцентрируется, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса уменьшается. При движении разорванной на фрагменты кумулятивной струи в жидкостях и газах каждый фрагмент перемещается по собственной траектории, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса увеличивается. Этим объясняется резкое снижение пробивной способности высокоградиентных кумулятивных струй при использовании противокумулятивных экранов.

Использование заряда с кумулятивной выемкой без металлической облицовки снижает кумулятивный эффект, так как вместо металлической струи действует струя газообразных продуктов взрыва; однако при этом достигается значительно более сильное заброневое действие.

Ударное ядроправить | править код

Основная статья: Ударное ядро

Ударное ядро — компактная металлическая форма, напоминающая пест, образующаяся в результате сжатия металлической облицовки кумулятивного заряда продуктами его детонации.

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. Бронебойное действие ядра ниже, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на расстоянии до 1000 калибров. В отличие от кумулятивной струи, состоящей лишь из 15 % массы облицовки, ударное ядро образуется из 100 % её массы.

Кумулятивный снаряд

– артиллерийский снаряд основного назначения, в к-ром для поражения цели используется заряд кумулятивного действия (см. Кумулятивный эффект). Кумулятивный снаряд предназначен для стрельбы по бронированным целям (танкам, БМП, БТР и т. п.), а также по железобетонным фортификац. сооружениям. В СССР первые эксперименты с кумулятивными снарядами проводились в 1934 С.Н.Дядичевым. Опытные кумулятивные снаряды использовались в 1938 во время гражд. войны в Испании. Во 2-й мировой войне кумулятивные снаряды широко применялись всеми воюющими армиями. Первый отечеств. образец кумулятивного снаряда, принятый на вооружение Сов. Армии в янв. 1942, был разработан под руководством К.К.Снитко. Во время Великой Отечеств, войны К. с. иногда называли «броненрожигающим» или «термитным». Кумулятивный снаряд (см. рис.) состоит из корпуса, разрывного заряда, кумулятивной выемки, взрывателя и трассёра. В качестве разрывного заряда используются бризантные ВВ, обладающие высокой скоростью детонации (гексоген и др., а также их смеси и сплавы с тротилом в различных пропорциях). Бронепробиваемость кумулятивного снаряда зависит от формы, размеров и материала облицовки кумулятивной выемки, массы и свойств разрывного заряда, времени срабатывания детонационной цепи (конструкции взрывателя), скорости вращения снаряда, угла встречи его с преградой, характеристик брони. Вращение кумулятивного снарядаприводит к рассеиванию кумулятивной струи под действием центробежной силы и снижению её бронспробиваемости. Поэтому у некоторых кумулятивных снарядов нарезных орудий для исключения вращения предусматривается проворот кумулятивного узла или ведущего пояска относительно корпуса снаряда. Другой путь повышения бронепробиваемости кумулятивного снаряда — применение гладкоствольных орудий. Для стабилизации в полёте невращающиеся кумулятивные снаряды имеют калиберное или надкалиберное оперение; последнее раскрывается после выхода снаряда из канала ствола. Такие устройства способствуют повышению эффективности кумулятивного снаряда, но усложняют конструкцию. Бронепробиваемость вращающихся кумулятивных снарядов обычно около двух калибров, невращающихся — порядка четырёх и более. К сер. 70-х гг. К. с. широко применяются дли стрельбы из арт. орудии различ. типов (в т.ч. танковых и безоткатных). Лит.: Латухин А. Н. Противотанковое во- оруженно. M , 1974, Артиллерия и ракеты. М., 1968.

О кумулятивах

Впервые подобные боеприпасы были использованы нацистской Германией в 1941 году. Тогда в СССР не ожидали использования подобных снарядов, так как их принцип действия хоть и был известным, но на вооружении их еще не было. Ключевой особенностью подобных снарядов было то, что они обладали высокой бронепробиваемостью за счет наличия взрывателей мгновенного действия и кумулятивной выемкой. Проблема, с которой столкнулись впервые, заключалась в том, что снаряд по время полета вращался. Это приводило к рассеиванию кумулятивной стрелы и, как следствие, пониженной бронепробиваемости. Чтобы исключить негативный эффект, было предложено применять гладкоствольные пушки.

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.

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 зенитная артиллерия, стреляющая, как правило, болванками. Эффективность применения возрастала, если заряд был кумулятивный. Подкалиберный снаряд 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.

Основная информация

Ключевое отличие подкалиберных снарядов от обычных бронейбоных в том, что диаметр сердечника, то есть основной части, меньше, нежели калибр пушки. В это же время вторая основная часть – поддон — делается по диаметру пушки. Основное назначение таких боеприпасов – поражение тяжело бронированных целей. Обычно это тяжелые танки и укрепленные строения.

Стоит заметить, что бронебойный подкалиберный снаряд обладает увеличенной пробиваемостью за счет большой начальной скорости полета. Также увеличено и удельное давление при пробитии брони. Для этого в качестве сердечника желательно применять материалы, имеющие как можно больший удельный вес. В этих целях подходит вольфрам и обедненный уран. Стабилизация полета снаряда реализуется путем оперения. Тут нет ничего нового, так как использован принцип полета обычной стрелы.

Типы

Показатели бронепробиваемости[править | править код]

Сравнительная оценка показателей бронепробиваемости связана со значительными трудностями. На оценку показателей бронепробиваемости влияют достаточно разные методики испытаний БОПС в разных странах, отсутствие в разных странах стандартного типа брони для испытаний, разными условиями размещения брони (компактное или разнесённое), а также постоянными манипуляциями разработчиков всех стран с дистанциями обстрела испытуемой брони, углами установки брони перед испытаниями, различными статистическими методами обработки результатов испытаний. Как материал для испытаний в России и странах НАТО принята гомогенная катаная броня, для получения более точных результатов используются композитные мишени.

Согласно опубликованным данным[источник не указан 1148 дней], увеличение удлинения полётной части до значения 30 позволило повысить относительную толщину пробиваемой катаной гомогенной брони стандарта RHA (отношение толщины брони к калибру пушки, b/d_п) до значений: 5,0 в калибре 105 мм, и 6,8 в калибре 120 мм.

Россия

• БОПС Свинец-1 3БМ59 — не объявлено, но так как снаряд с урановым сердечником по сравнению с вольфрамовым имеет бронепробиваемость примерно на 15-20% большую, то можно сравнив этот снаряд со снарядом Свинец-2 3БМ60 посчитать что он имеет бронепробиваемость около 700 мм/0° и 350 мм/60°; доступны для последних модификаций 2А46.
• БОПС Свинец-2 3БМ60 — 600 мм/0°, 300 мм/60°; доступны для последних модификаций 2А46.
• БОПС Манго-М — 280 мм/60°, доступен для всех модификаций 2А46.
• БОПС Грифель более 1000 мм для 2А83

ряд других США

• БОПС М829А1 для пушки калибра 120 мм (США) — 700 мм;
• БОПС М829А2 — 750 мм;
• БОПС М829А3 — 800 мм; часто упоминались в течение многих лет «800+»
• БОПС M829A4 — 930+ мм.

Германия

БОПС DM53 для пушки «Рейнметалл» L/55 калибра 120 мм с увеличенной длиной ствола Lств= 55 клб. — 750 мм (D=2000 м). Длина снаряда 740 мм, диаметр 22,7 мм, длина головной части 84 мм (итого от конца сердечника до начала головной части 656 мм), вес около 5 кг.

Из известных БПС других стран каких либо рекордных боеприпасов за последние десятилетия на данный момент не замечено, что мало связано с фактическим положением ситуации тем более в смысле дополнительных данных (например количество снарядов и орудий и защищённость носителя).

Принцип действия

Главное отличие подкалиберного снаряда (ПС) от классического состоит в том, что диаметр боевой части (сердечника) меньше внутреннего диаметра орудийного ствола, из которого происходит выстрел. У обычных артиллерийских снарядов диаметр боевой части больше диаметра внутреннего сердечника, в котором расположен взрыватель.

Такое конструктивное решение позволило существенно увеличить бронепробиваемость в сравнении с обычными бронебойными снарядами. Внешние очертания боеприпаса напоминают форму лома за счет заостренного наконечника.

Важно: Повышение бронебойных свойств объясняется увеличением начальной скорости снаряда, ростом кинетической энергии и удельного давления, оказываемого на броню в процессе пробития.

Первый подкалиберный снаряд катушечного типа времен ВОВ

В отличие от классических снарядов катушечного типа в подкалиберных боеприпасах отсутствуют взрыватели и взрывчатые вещества. Суть бронебойного эффекта заключается в значительном увеличении кинетической энергии снаряда, которое возникает по следующим причинам:

• Уменьшение диаметра приводит к снижению массы снаряда, что дает возможность увеличить дульную скорость примерно в два раза (1700 м/с против 800-1000 м/с);
• Аэродинамическое сопротивление на снаряд меньшей поперечной площади падает, что позволяет увеличить расстояние, на котором будут поражаться цели противника.

Нужно знать: Кинетическая энергия физического тела пропорциональна произведению его массы на квадрат скорости (Ек=m*v2/2). Поэтому, несмотря на уменьшение массы, из-за квадратичной зависимости от скорости, происходит рост кинетической энергии.

• При столкновении с броней снаряд (его сердечник) проделывает небольшое сквозное отверстие. Кинетическая энергия снаряда затрачивается на разрушение целостности брони, переходя в тепловую энергию (в точке контакта происходит плавление металла при высокой температуре, в результате пробоина увеличивается);
• Осколки сердечника и куски брони проникают внутрь танка, травмируют экипаж, разрушают оборудование и приводят к локальным возгораниям.

Результаты стрельб подкалиберными снарядами

Действие подкалиберного снаряда

Достаточно интересным является то, как работает подобный боеприпас. Во время соприкосновения с броней он создает в ней отверстие небольшого диаметра за счет высокой кинетической энергии. Часть энергии расходуется на разрушение брони цели, а осколки снаряда разлетаются в заброневое пространство. Причем траектория похожа на расходящийся конус. Это приводит к тому, что из строя выходят механизмы и оборудование техники, поражается экипаж. Что самое главное, за счет высокой степени пирофорности обедненного урана возникают многочисленные возгорания, что в большинстве случаев приводит к полному выходу боевой единицы из строя. Можно говорить о том, что подкалиберный снаряд, принцип действия которого мы рассмотрели, обладает повышенной бронепробиваемостью на дальних расстояниях. Свидетельство тому — операция «Буря в пустыне», когда ВС США использовали подкалиберные боеприпасы и поражали бронированные цели на дистанции 3 км.

Короли металлургии

Любая кастрюля, сковорода, остов автомобиля – это металлическая деталь, которую обрабатывают специальным образом, придавая ей нужную форму. Чтобы доставка основы проходила более «комфортно», железо формируют особым образом в плотные монолитные слитки разного размера. Такой слиток – это болванка.

Металлопрокат знаком большинству обывателей лишь по фильмам. Мало кто знает, что это беспрерывный процесс, требующий от сталеваров максимального внимания и сноровки. Дабы обезопасить работников горячего цеха при выполнении поставленных заданий, им стараются сократить время взаимодействия с раскаленной массой. Горячий сплав сливают в специальные формы, формируя болванки на продажу.