Противотанковые боеприпасы

Бронебойные снаряды предназначены для поражения целей защищенных броней. Они впервые начали широко применяться в морских боях во второй половине 19 века с появлением кораблей защищенных металлической броней. Действие простых осколочно-фугасных снарядов по бронированным целям было недостаточно из-за того, что при взрыве снаряда энергия взрыва не концентрируется в каком-то одном направлении, а рассеивается в окружающее пространство. Только часть ударной волны воздействует на броню объекта пытаясь ее пробить/прогнуть. Как результат давление, созданное ударной волной недостаточно для пробития толстой брони, но возможен некоторый прогиб. По мере утолщения брони и упрочнении конструкции бронеобъектов необходимо было увеличивать количество взрывчатки в снаряде путем увеличения его размеров (калибр и тд) или разрабатывать новые вещества что было бы затратно и неудобно. Это кстати применимо не только к кораблям, но и к сухопутным бронемашинам.

Изначально с первыми танками во времена Первой Мировой войны можно было бороться осколочно-фугасными снарядами так как танки имели противопульную тонкую броню толщиной всего 10-20 мм. Достаточно было 3 — 4 кг взрывчатки при прямом попадании, чтобы вывести такой танк из строя.

Бронебойный же снаряд представляет собой кинетическое средство поражения цели — то есть обеспечивает поражение за счет энергии удара снаряда, а не взрыва. В бронебойных снарядах энергия фактически концентрируется на его наконечнике где создается достаточно большое давление на небольшом участке поверхности, и нагрузка значительно превышает предел прочности материала брони. Как результат это приводит к внедрению снаряда в броню и ее пробитию. Кинетические боеприпасы были первым массовым противотанковым средством, которое серийно начало применяться в различных войнах. Энергия удара снаряда зависит от массы и его скорости в момент контакта с целью. Механическая прочность, плотность материала бронебойного снаряда так же представляют собой критические факторы от которых зависит его эффективность.

Первые бронебойные снаряды представляли собой цельностальной сплошной снаряд (болванка) пробивающий броню силой удара (толщиной приблизительно равной калибру снаряда)

Затем конструкция начала усложняться и в течении долгого времени популярной стала следующая схема: стержень/сердечник из твердой закаленной легированной стали укрытый в оболочку из мягкого металла (свинец или мягкая сталь), или лёгкого сплава. Мягкая оболочка нужна была для уменьшения износа ствола орудия, а также из-за нецелесообразности делать весь снаряд полностью из закаленной легированной стали. Мягкая оболочка сминалась при ударе по наклонной преграде тем самым предотвращая рикошет/соскальзывание снаряда по броне. Оболочка может служить и одновременно обтекателем (в зависимости от формы) уменьшающим сопротивление воздуха при полете снаряда.

Другая конструкция снаряда предполагает отсутствие оболочки и только наличие специального колпачка из мягкого металла в качестве наконечника снаряда для аэродинамики и для предотвращения рикошета при ударе по наклонной броне.
Снаряд называется подкалиберный потому что калибр(диаметр) его боевой/бронебойной части — 3 меньше калибра орудия (а — катушечной, б — обтекаемой формы). 1 — баллистический наконечник, 2 — поддон, 3 — бронебойный сердечник/бронебойная часть, 4 — трассер, 5 — пластмассовый наконечник.

Рис.1 Устройство подкалиберных бронебойных снарядов

Устройство подкалиберных бронебойных снарядов

Снаряд имеет опоясывающие его кольца, сделанные из мягкого металла, которые называются ведущие пояски. Они служат для центровки снаряда в стволе, так и обтюрации ствола.
Обтюрация — это герметизации канала ствола при выстреле из орудия (или оружия вообще), которая предотвращает прорыв пороховых газов (разгоняющих снаряд) в зазор между самим снарядом и стволом. Таким образом энергия пороховых газов не теряется и по возможному максимуму передается снаряду.

Рис.2

Слева — зависимость толщины бронепреграды от ее угла наклона. Плита толщиной В1 наклоненная под некоторым углом, a обладает такой же стойкостью, как и более толстая плита толщиной В2 находящаяся под прямым углом к движению снаряда. Видно, что путь, который должен пробить себе снаряд увеличивается с увеличением наклона брони.

Справа — тупоголовые снаряды А и Б в момент контакта с наклонной броней. Внизу — остроголовый стреловидный снаряд. Благодаря особой форме снаряда Б видно его хорошее зацепление (закусывание) об наклонную броню что предотвращает рикошет. Остроголовый снаряд менее подвержен рикошету благодаря его острой форме и очень высокому контактному давлению при ударе о броню.

Поражающие факторы при попадании таких снарядов в цель — разлетающиеся на большой скорости осколки и фрагменты брони со внутренней ее стороны, а также сам летящий снаряд или его части. Кроме того, ввиду высокой температуры снаряда и его осколков, очень высок риск возгорания. На изображении ниже продемонстрировано как это происходит:

Рис.3 Поражающее действие подкалиберного снаряда

Виден относительно мягкий корпус снаряда, сминаемый во время удара и твёрдосплавный сердечник пробивающий броню. Справа виден поток высокоскоростных осколков с внутренней стороны брони как один из главных поражающих факторов.
Современный широко применяющийся в большинстве стран мира бронебойный снаряд представляет собой фактически длинный стержень, сделанный из высокопрочного металлического (вольфрам или обеднённый уран) или композитного (карбид вольфрама) сплава и несущийся к цели со скоростью от 1500 до 1800 м/сек и выше. Стержень на конце имеет стабилизаторы, называемые оперением. Сокращённо снаряд называют БОПС (Бронебойный Оперенный Подкалиберный Снаряд). Можно так же называть просто БПС (Бронебойный Подкалиберный Снаряд).
Боеприпасы данного типа состоят из стреловидного оперённого снаряда, тело (корпус) которого (или сердечник внутри корпуса) выполнено из прочного и высокоплотного материала, и оперения из традиционных конструкционных сплавов. К наиболее используемым для тела материалам относятся тяжёлые сплавы (типа ВНЖ и т. п.) и соединения (карбид вольфрама), урановые сплавы (например, американский сплав «Стабиллой» Stabilloy или отечественный аналог типа сплава УНЦ). Оперение изготовляется из алюминиевых сплавов или стали.
При помощи кольцевых проточек (выштамповок) тело БОПС соединяется с секторным поддоном из стали или высокопрочных алюминиевых сплавов (типа В-95, В-96Ц1 и аналогичных). Секторный поддон называется также ведущим устройством (ВУ) и состоит из трёх или более секторов. Поддоны скрепляются друг с другом ведущими поясками из металлов или пластиков и в таком виде окончательно закрепляются в металлической гильзе или в корпусе сгорающей гильзы. После вылета из ствола орудия секторный поддон под действием набегающего потока воздуха отделяется от тела БОПС, ломая ведущие пояски, в то время как само тело снаряда продолжает полёт к цели. Сброшенные сектора, имея высокое аэродинамическое сопротивление, тормозятся в воздухе и падают на некотором отдалении (от сотен метров до более километра) от дульного среза орудия. В случае промаха сам БОПС, имеющий малое аэродинамическое сопротивление, может улететь на расстояние от 30 до более чем 50 км от дульного среза орудия.

Конструкции современных БОПС крайне разнообразны: тела снарядов могут быть как монолитными, так и составными (сердечник или несколько сердечников в оболочке, а также продольно и поперечно многослойными), оперения могут быть практически равными калибру артиллерийского орудия или подкалиберными, выполняться из стали или лёгких сплавов. Ведущие устройства (ВУ) могут иметь разный принцип распределения вектора действия газового давления на секторы (ВУ «разжимного» или «прижимного» типа), разное количество мест ведения секторов, изготавливаться из стали, лёгких сплавов, а также композиционных материалов — например, из углекомпозитов или арамидных композитов. В головных частях тел БОПС могут устанавливаться баллистические наконечники и демпферы. В материал сердечников из вольфрамовых сплавов могут добавляться присадки, увеличивающие пирофорность сердечников. В хвостовых частях БОПС могут устанавливаться трассеры.

Масса тел БОПС с оперением колеблется от 3,6 кг в старых моделях до 5-6 кг и более в моделях для перспективных танковых пушек калибра 140—155 мм. Диаметр тел БОПС без оперения колеблется от 40 мм в старых моделях до 22 мм и менее в новых перспективных БОПС с большим удлинением. Удлинение БОПС постоянно увеличивается и составляет от 10 до 30 и более.

Рис.4 125-миллиметровый БОПС БМ-42 «Манго»

Кумулятивный снаряд предназначен для стрельбы по бронированным целям (танкам, БМП, БТР и др.), а также по железобетонным фортификационным сооружениям. Кумулятивные боеприпасы предназначены для уничтожения бронетехники и гарнизонов долговременных фортификационных сооружений путём создания узконаправленной струи продуктов взрыва с высокой пробивной способностью: при взрыве из материала облицовки специальной выемки во взрывчатом веществе формируется тонкая кумулятивная струя, находящаяся в состоянии сверхпластичности, направленная вдоль оси выемки. При встрече с препятствием струя создает большое давление и пробивает броню. Мощность действия снаряда определяется количеством и характеристиками взрывчатого вещества, формой кумулятивной выемки, материалом её облицовки и другими факторами.
Кумулятивный снаряд состоит из корпуса, разрывного заряда, кумулятивной выемки, детонатора и трассера. Для качества разрывного заряда используются бризантные взрывчатые вещества, имеющие высокую скорость детонации (гексоген и другие, 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 детонатора), скорости вращения снаряда, угла встречи его с препятствием, характеристик брони.
Вращение кумулятивного снаряда приводит к рассеиванию и преждевременному разрушению кумулятивной струи под действием центробежной силы и снижение её бронепробиваемости. Поэтому в некоторых кумулятивных снарядах нарезных пушек для исключения вращения предполагается прокрутка кумулятивного узла или ведущего пояска относительно корпуса снаряда. Другой вариант повышения бронепробиваемости кумулятивного снаряда — применение гладкоствольных пушек.

Рис.5 Схема кумулятивно-осколочного снаряда (танковый боеприпас).

1 — корпус, 2 — обтекатель, 3 — защита кумулятивной воронки, 4 — аппаратура взрывателя, 5 — кумулятивная воронка, 6 — взрывчатое вещество, 7 — стабилизаторы, 8 — инициирующий заряд