«Лисий хвост»: японский «Type 3»
Для Японии 1943 год был сложным: войскам Божественного Микадо уже напихали в панамку американцы у Мидуэя и на Гуадалканале. При этом императорские армия и флот жрали ресурсы, как не в себя, — и останавливаться не собирались. А надо было уже как-то ужаться в запросах! Поэтому к требованию о создании новой противотанковой гранаты японцы подошли вдумчиво, но чрезвычайно экономно. Даже предельно дипломатичная англоязычнаяВикипедия» описывает её следующим образом:„Тип 3“ имеет странный и дешёвый вид».Вики» врать не станет, судите сами:
Кстати, вот этот вот хвост, торчащий из гранаты, японцы делали из конопли.
Существовал, впрочем, вариант более благородного внешнего вида: стабилизатор для него изготавливали из шёлковых прядей. Причём это был именно стабилизатор, который в полёте разворачивал гранату боевой частью вперёд. Именно за него японцы хватали и метали это конопляное чудо: дёшево и сердито. Внутри же конопляного мешка располагался жестяной конус с деревянным кольцом-основанием и кумулятивный заряд ВВ(взрывчатого вещества).
Конечно, разыскивать в этих конопляных зарослях предохранительную чеку — сомнительное удовольствие. Но если получалось, то вражескойброне» хватало. Тащить на острова тяжёлые танки американцам было слишком накладно(да и откуда у них тяжёлые танки?), так что на японцев в бой шла относительно лёгкая техника —шерманы» ивулверэйны». А против их небогатой брони ихвостатый кулёк» работал вполне эффективно. Как-никак бронепробиваемость уТипа 3» была 70 мм.
Так что хвостатая граната дожила до конца войны, меняя лишь состав взрывчатки.
Споры о приоритетах
Термин «кумуляция» (лат. cumulatio — накопление, суммирование) означает усиление какого-либо действия за счет сложения (накопления). При кумуляции за счет особой конфигурации заряда часть энергии продуктов взрыва сосредоточивается в одном направлении. На приоритет в открытии кумулятивного эффекта претендуют несколько человек, которые обнаружили его независимо друг от друга. В России — военный инженер, генерал-лейтенант Михаил Боресков, применивший в 1864 году заряд с выемкой для саперных работ, и капитан Дмитрий Андриевский, который в 1865 году разработал для детонации динамита заряд-детонатор из наполненной порохом картонной гильзы с углублением, заполненным опилками
В США — химик Чарльз Мунро, который в 1888 году, как гласит легенда, взорвал заряд пироксилина с выдавленными на нем буквами рядом со стальной пластиной, а затем обратил внимание на те же буквы, зеркально «отраженные» на пластине; в Европе — Макс фон Форстер (1883)
В начале XX века кумуляцию исследовали по обе стороны океана — в Великобритании этим занимался Артур Маршалл, автор вышедшей в 1915 году книги, посвященной этому эффекту. В 1920-х изучением зарядов взрывчатых веществ с выемкой (хотя и без металлической облицовки) занимался в СССР известный исследователь взрывчатых веществ профессор М.Я. Сухаревский. Однако поставить кумулятивный эффект на службу военной машине первым удалось немцам, которые начали целенаправленную разработку кумулятивных бронебойных снарядов в середине 1930-х годов под руководством Франца Томанека.
Примерно в то же время тем же занимался в США Генри Мохаупт. Именно он считается на Западе автором идеи металлической облицовки выемки в заряде ВВ. В результате к 1940-м годам у немцев такие снаряды уже стояли на вооружении.
Наука
Можно ли нарушить второй закон термодинамики: демон Максвелла
Вода вместо взрывчатки
Для того чтобы смоделировать кумулятивный эффект, совсем не обязательно применять взрывчатые вещества. Мы использовали для этой цели обычную дистиллированную воду. Вместо взрыва ударную волну будем создавать с помощью высоковольтного разряда в воде. Разрядник мы изготовили из обрезка телевизионного кабеля РК-50 или РК-75 внешним диаметром 10 мм. К оплетке припаяли медную шайбу с отверстием 3 мм (соосно с центральной жилой). Другой конец кабеля зачистили на длину 6−7 см и соединили центральную (высоковольтную) жилу с конденсатором.
В случае хорошей фокусировки струи канал, пробитый в желатине, практически незаметен, а при расфокусированной струе выглядит так, как на фотографии справа. Тем не менее «бронепробитие» и в этом случае составляет около 3−4 калибров. На фотографии — желатиновый брусок толщиной 1 см пробивается кумулятивной струей «навылет».
Роль воронки в нашем эксперименте выполняет мениск — именно такую вогнутую форму поверхность воды принимает в капилляре (тонкой трубке). Желательна большая глубина «воронки», а это значит, что стенки трубки должны хорошо смачиваться. Стеклянная не подойдет — гидравлический удар при разряде разрушает ее. Полимерные трубки плохо смачиваются, но мы решили эту проблему, использовав вкладыш из бумаги.
Вода из-под крана не годится — она хорошо проводит ток, который пройдет по всему объему. Воспользуемся дистиллированной водой (например, из ампул для инъекций), в которой нет растворенных солей. При этом вся энергия разряда выделится в области пробоя. Напряжение — около 7 кВ, энергия разряда — порядка 10 Дж.
Формирование кумулятивной струи в бронебойном боеприпасе
Смертельный плевок
Однако уже в начале Второй мировой в поражающих свойствах боеприпасов произошла революция: появились кумулятивные снаряды. В 1941 году Hohlladungsgeschoss («снаряд с выемкой в заряде») начали применять немецкие артиллеристы, а в 1942-м и в СССР был принят на вооружение 76-мм снаряд БП-350А, разработанный после изучения трофейных образцов. Так были устроены и знаменитые фауст-патроны. Возникла проблема, не разрешимая традиционными способами из-за неприемлемого увеличения массы танка.
Элементы динамической защиты (ЭДЗ) Представляют собой «сэндвичи» из двух металлических пластин и взрывчатого вещества. ЭДЗ помещены в контейнеры, крышки которых защищают их от внешних воздействий и одновременно представляют собой метаемые элементы.
В головной части кумулятивного боеприпаса сделана коническая выемка в виде облицованной тонким слоем металла воронки (раструбом вперед). Детонация взрывчатого вещества начинается со стороны, ближайшей к вершине воронки. Детонационная волна «схлопывает» воронку к оси снаряда, а поскольку давление продуктов взрыва (почти полмиллиона атмосфер) превышает предел пластической деформации обкладки, последняя начинает вести себя как квазижидкость. Такой процесс не имеет ничего общего с плавлением, это именно «холодное» течение материала. Из схлопывающейся воронки выдавливается тонкая (сравнимая с толщиной оболочки) кумулятивная струя, которая разгоняется до скоростей порядка скорости детонации ВВ (а иногда и выше), то есть около 10 км/с и более. Скорость кумулятивной струи существенно превышает скорость распространения звука в материале брони (порядка 4 км/с). Поэтому взаимодействие струи и брони происходит по законам гидродинамики, то есть они ведут себя как жидкости: струя вовсе не прожигает броню (это широко распространенное заблуждение), а проникает в нее, подобно тому как струя воды под давлением размывает песок.
«Дымовой фунфырик»: Blendkorper 1H и Blendkorper 2H
Борьба с танками — штука непростая. Тут нужна артиллерия, ПТР, мины и прочие серьёзные штуки. Простому же пехотинцу с танком сладить трудно: не всякая граната возьмёт железного монстра, на иные модели взрывчатки не напасёшься. Так что немецкие инженеры решили найти альтернативный способ справиться с бронемашиной противника.
Ставку сделали на химию. Если не получается справится с самим танком, надо выгнать его экипаж на вольный воздух. Так появилась граната Blendkorper 1Н со стеклянным корпусом.
Дымовые ручные гранаты Blendkorper 1H и Blendkorper 2H
После того, как корпус разбивался, ирритант вступал во взаимодействие с кислородом. Следовала вспышка и дымообразование — на открытом воздухе облако держалось 15-20 секунд.
Выпустили таких гранат лишь четверть миллиона — военные потребовали создать что-нибудь более удобное и менее скользкое. Тогда в серию пошла модель 2Н. Корпус наполняли смесью тетрахлоридов кремния и титана, а во внутреннюю стеклянную колбу помещали хлорид кальция. Эта смесь была ещё эффективнее, а сосуд с пробкой новой формы лучше умещался в ладони. Такихдымовух» с 1943-го и до окончания войны немцы успели наклепать в количестве более пяти миллионов штук.
Со стеклом для изготовления корпуса гранат и мин баловались многие. Можно вспомнить британскую липкую бомбу» № 73ST, отечественные ампуломёты икоктейли Молотова», японские химические гранаты с синильной кислотой и тому подобное. Однако после Второй мировой от этого хрупкого материала стали отказываться: наступала эра пластмасс.
Смертельный эффект
Следы от попадания кумулятивных снарядов представляют собой небольшие отверстия, диаметром не больше пары-тройки сантиметров, но при удачном выстреле они могут даже прожечь технику насквозь.
Экипажи бронемашин поражаются не только самой струей, хотя её температура в 600 градусов – явление малоприятное, сколько отколовшимися от внутренней части брони осколками. Попадая в членов экипажа и внутренние агрегаты техники, эти частицы металла выводят их из строя. Причем, им не обязательно быть какими-то крупными – эти частицы могут быть по размеру как песчинки, но представьте себе, что это как пескоструйный аппарата, только вместо песка там металлические гранулы и их скорость в разы больше. А уж если такая струя попадет в двигатель или в снаряды внутри техники, то происходит моментальный взрыв.
Против лома есть приемы
Кумулятивный снаряд — не единственное средство поражения бронетехники. Гораздо более опасные противники брони — бронебойные подкалиберные снаряды (БПС). По конструкции такой снаряд прост — он представляет собой длинный лом (сердечник) из тяжелого и высокопрочного материала (обычно это карбид вольфрама или обедненный уран) с оперением для стабилизации в полете. Диаметр сердечника намного меньше калибра ствола — отсюда и название «подкалиберные». Летящий со скоростью 1,5−1,6 км/с «дротик» массой в несколько килограммов обладает такой кинетической энергией, что при попадании способен пробивать более 650 мм гомогенной стали. Причем описанные выше способы усиления противокумулятивной защиты практически не влияют на подкалиберные снаряды. Вопреки здравому смыслу, наклон броневых листов не только не вызывает рикошет подкалиберного снаряда, но даже ослабляет степень защиты от них! Современные «срабатывающиеся» сердечники не рикошетируют: при контакте с броней на переднем конце сердечника образуется грибовидный оголовок, играющий роль шарнира, и снаряд доворачивается в сторону перпендикуляра к броне, сокращая путь в ее толще.
Схема работы кумулятивной защиты «Нож»
Следующим поколением ДЗ стала система «Контакт-5». Специалисты НИИ стали проделали большую работу, решив множество противоречивых проблем: ДЗ должна была давать мощный боковой импульс, позволяющий дестабилизировать или разрушить сердечник БОПС, взрывчатое вещество должно было надежно детонировать от низкоскоростного (по сравнению с кумулятивной струей) сердечника БОПС, но при этом детонация от попадания пуль и осколков снарядов исключалась. С этими проблемами помогла справиться конструкция блоков. Крышка блока ДЗ выполнена из толстой (около 20 мм) высокопрочной броневой стали. При ударе в нее БПС генерирует поток высокоскоростных осколков, которые и детонируют заряд. Воздействие на БПС движущейся толстой крышки оказывается достаточным, чтобы снизить его бронепробивные характеристики. Воздействие на кумулятивную струю также увеличивается по сравнению с тонкой (3 мм) пластиной «Контакт-1». В результате установка ДЗ «Контакт-5» на танки повышает противокумулятивную стойкость в 1,5−1,8 раза и обеспечивает повышение уровня защиты от БПС в 1,2−1,5 раза. Комплекс «Контакт-5» устанавливается на российские серийные танки Т-80У, Т-80УД, Т-72Б (начиная с 1988 года) и Т-90.
Последнее поколение российской ДЗ — комплекс «Реликт», также разработанный специалистами НИИ стали. В усовершенствованных ЭДЗ удалось устранить многие недостатки, например недостаточную чувствительность при инициировании малоскоростными кинетическими снарядами и некоторыми типами кумулятивных боеприпасов. Повышенная эффективность при защите от кинетических и кумулятивных боеприпасов достигается за счет применения дополнительных метательных пластин и включения в их состав неметаллических элементов. В результате бронепробиваемость подкалиберными снарядами снижается на 20−60%, а благодаря возросшему времени воздействия на кумулятивную струю удалось добиться и определенной эффективности по кумулятивным средствам с тандемной боевой частью.
Статья опубликована в журнале «Популярная механика»
(№7, Июль 2010).
Борьба калибров и брони
С появлением на поле боя танков военные всего мира начали искать способы борьбы с ними. Сначала с ними боролись с помощью пушечного вооружения, потом начали изготавливать противотанковые гранаты и мины. Однако, чем мощнее становились пушки, тем толще становилась броня и в какой-то момент стало ясно, что для противостояния мощным танкам нужна такая пушка, для обслуживания которой нужно слишком много солдат и которая очень малоподвижна, что не рационально. И тогда военные дали ученым задание разработать новый вид оружия, который сможет эффективно пробивать вражескую броню.
В этот момент конструкторы вспомнили открытие американского ученого Чарлза Монро, который установил, что при взрыве энергию можно сфокусировать в одной точке – для этого во взрывчатке надо создать выемку в форме конуса. Однако, итог все равно был не достаточно результативен. Но взяв эту идею за основу, немецкий оружейник Франц Томанэк в 1938 году догадался, что если выемку покрыть металлом, то он и возьмет на себя пробивную роль, а энергия взрывчатки будет лишь формировать направление удара и придавать для этого энергию. При этом для облицовки выемки подойдет не каждый металл, а обладающий пластичностью – медь идеально подходила.
«Папа, это чегепуга?»: Diskushandgranate М.1915
Знаменитая немецкаяколотуха» Stielhandgranate, принятая на вооружение в 1915 году и прошедшая с небольшими изменениями две мировые войны и множество локальных конфликтов, при всей надёжности имела один серьёзный минус: большую длительность горения пиротехнического замедлителя. К тому же она была довольно габаритной. Поэтому параллельно с ней разрабатывались и другие модели. В том же 1915-м фирма Dynamit AG предложила образец со взрывателем мгновенного действия, который срабатывал при ударе о препятствие. Правда, выполнен он был очень специфическим образом…
Diskushandgranate М.1915 крупным планом и в ящике
Дисковая» иличечевичная» граната по виду больше всего напоминала черепаху. Половинкипанциря» с внутренней насечкой отливались из чугуна. Торчащиелапки» — это подвижные трубки с воспламеняющимся составом. При падении гранаты на ребро трубки вдвигались внутрь и натыкались на многолучевой ударник, после чего следовал взрыв. Изделие получилось простое и дешёвое, но без минусов не обошлось.
Diskushandgranate М.1915 в разобранном виде, фото времён Первой мировой
Из-за характерной формы корпуса образование и разлёт осколков были очень неравномерными. Кидать новинку оказалось неудобно: за торчащие части лучше не хвататься(ну их к чёрту, рванёт ещё), а кластьтортиллу» брюхом на ладошку несподручно, улетит недалеко. К тому же корпус гладкий и скользкий, а в окопах сыро, грязно — выскользнет ещё. При падении в глубокий снег, воду или топкую грязь надёжность срабатывания резко падала.
А есличерепаха» шлёпнется на пузо? Да ничего не будет. Устройства самоликвидации в обиход войдут ещё не скоро, так что лежать граната будет долго — до тех пор, пока не напорется на неё беспечный военнослужащий и не даст ей весёлого пенделя сапогом.
В войсках быстро ознакомились с минусами конструкции и высказали своё негодующеепфуй!». Так что жизнь Diskushandgranate оказалось недолгой — её производство очень быстро свернули.
Германская же армия осталась верна уже упоминавшейсяколотушке». Самая известная модификация — М24 — состояла на вооружении несколько десятилетий. Кстати, последними от неё отказались запасливые швейцарцы только в 90-е годы.
Работа частей и механизмов гранаты
Перед метанием гранаты. Достать гранату из сумки, свинтить рукоятку, вставить в трубку корпуса запал и навинтить до отказа рукоятку. Ударник удерживается малыми шариками в корпусе ударника, сжимая боевую пружину. Корпус ударника от продвижения вперед удерживается большими шариками в трубке с фланцем. Откидная планка предохранительной чекой соединена с подвижной муфтой рукоятки и отогнутым концом — с откидным колпаком, ее пружинный конец находится в пазу подвижной муфты. Концы предохранительной чеки разведены и прочно удерживают ее на рукоятке.
При метании гранаты. Граната для метания берется за рукоятку в руку, предохранительная чека выдергивается, и граната бросается в цель. При выдергивании чеки подвижная муфта и откидная планка расцепляются. При взмахе для броска корпус гранаты вместе с подвижной муфтой отходит от корпуса рукоятки, сжимая пружину подвижной муфты и освобождая шарик и пружинный конец откидной планки (рис. 16).
Рис. 16. Положение частей и механизмов при взмахе гранатой для броска:
1 — корпус рукоятки; 2 — подвижная муфта; 3 —пружина подвижной муфты; 4 — откидная планка; 5 и б — пружинный и отогнутый концы откидной планки; 7 —откидной колпак с планкой
В момент отделения гранаты от руки корпус рукоятки под действием пружины подвижной муфты продвигается к корпусу гранаты и занимает прежнее (до метания) положение. Откидной колпак под действием своей пружины отходит назад от рукоятки, поворачивает откидную планку и, освободившись от зацепления с ней, отделяется от рукоятки (рис. 17).
Рис. 17. Граната во время полета:
1 — пружина стабилизатора; 2 — проволочные перья; 3 — матерчатый конус; 4 — откидной колпак с планкой
Пружина стабилизатора выталкивает из рукоятки стабилизатор, который под действием проволочных перьев и силы сопротивления воздуха раскрывается (рис. 17). Стержень под действием пружины выходит из ударника (сработал третий предохранитель) и
освобождает большие шарики, а значит, и корпус ударника. Продвижению вперед инерционного грузика и корпуса ударника препятствуют контрпредохранительная пружина 24 и трение. Малые шарики, находясь в стенках корпуса ударника и ударника, не позволяют продвинуться ударнику вперед.
При встрече с целью (преградой). В момент удара гранаты дном корпуса или бо- . ковой частью о цель (преграду) контрпредохранительная пружина под действием инерционного грузика сжимается, а корпус ударника продвигается вперед до тех пор, пока малые шарики не войдут в канавку трубки с фланцем и не освободят ударник. Ударник под действием боевой пружины резко продвигается вперед, накалывает капсюль-детонатор запала, он воспламеняется и вызывает мгновенный взрыв гранаты.
Назначение, устройство и работа частей и механизмов более поздних образцов ручной кумулятивной гранаты РКГ-ЗЕ и РКГ-ЗЕМ аналогичны гранате РКГ-3.
