Бронебойный подкалиберный снаряд : принцип действия, для чего нужен

Бопс
(бронебойные оперенные подкалиберные снаряды)

С принятием на вооружение среднего
танка Т-62, СССР стал первой страной в мире, массово применившей в танковом боекомплекте
бронебойные оперенные подкалиберные боеприпасы (БОПС). Благодаря чрезвычайно
высокой скорости и большой дальности прямого выстрела.

Бронебойные снаряды к 115-мм пушке
У-5ТС (2А20) превосходили по бронепробиваемости под углом 60 град. от нормали
лучшие подкалиберные снаряды для нарезных пушек на 30% и имели дальность
прямого выстрела в 1,6 раза больше, чем штатные.

Однако, унитарные выстрелы для
ГСП У-5ТС не позволяли полностью реализовать потенциал по скорострельности и
сокращению внутреннего забронированного объема перспективного танка, кроме
того, из-за повышенной загазованности боевого отделения Т-62 конструкторы были
вынуждены прибегнуть к механизму удаления стреляных гильз, который несколько
снижал скорострельность танка.

Таким образом, стала актуальна проблема
автоматизации процесса заряжения танковой пушки, которая позволяла наряду с
увеличением скорострельности значительно сократить внутренний объем, а,
следовательно, и защищенность.

В начале 1961 года началась работа
по созданию 115-мм выстрелов раздельного заряжания с ОБПС, кумулятивным и
осколочно-фугасным снарядами для пушки Д-68 (2А21).

Завершение работ по созданию
выстрелов раздельного заряжания для пушки Д-68, установленной в новом среднем
танке с механизированным заряжанием, были успешно решены, и вновь созданные
боеприпасы запущены в серийное производство в 1964 году.

В 1966 году танк Т-64 с пушкой Д-68
и новыми выстрелами к ней был принят на вооружение.

Однако по ряду причин пушка калибра

115 мм танка Т-64 посчитали
недостаточной для обеспечения гарантированного поражения перспективных
зарубежных танков. 

Возможно, причиной послужила излишне
завышенная оценка бронестойкости нового, наиболее мощного на тот период
английского танка «Чифтейн» а также опасения скорого поступления на вооружение
перспективного американо-германского танка МБТ-70, который так и не был принят
на вооружение.

В этих причин была создана
усовершенствованной версия танка Т-64, получившего обозначение Т-64А и принятая
на вооружение Советской Армии в мае 1968 года. Танк был вооружен

В последствии эта пушка, заслужившая
немало положительных отзывов за свои высокие технические и эксплуатационные
характеристики проходила многочисленные модернизации, направленные на
дальнейший рост ее характеристик.

Модернизированные версии пушки  Д-81Т  (2А26) такие как 2А46М, 2А46М-1, 2А46М-2, 2А46М-4 являются основным
вооружением  отечественных танков по сей день.

БПС сгорающий цилиндр с трубчатым
порохом (СЦ) – Справа

Сгорающая гильза (СГ) – Слева

Сердечник – Посередине

Как видно на картинках, на БПС надевается сгорающий цилиндр
(СЦ) с трубчатым порохом, СЦ изготовлен из картона, пропитанного тротилом и во
время выстрела полностью сгорает и от него нечего не остается.

Сгорающая гильза
(СГ) изготовлена по аналогичной технологии, после выстрела от нее остается
металлический поддон. Средством воспламенения служит гальвано — ударная втулка
ГУВ-7,отличающаяся от обычной тем, что в ней есть мостик накаливания, который
воспламеняет порох при прикосновении бойка, но она может работать и как обычная
от удара.

Отечественный
БПС состоит из ведущего кольца,
состоящего из трех секторов с плоскостью разъема под 120 градусов, скрепленных
обтюрирующим пояском из меди или пластмассы. Второй опорой служат перья стабилизатора, снабженные подшипниками.

При вылете из ствола кольцо разделяется на три сектора и сектора летят до

500 м с большой скоростью,
находиться впереди стреляющего БПС танка не рекомендуется.

Сектор может
повредить легкобронированную технику, и нанести ранения пехоте. Отделяющиеся сектора БПС
обладают значительной кинетической энергией в пределах  2° от выстрела (на расстоянии

1000 м)

На ОБПС надевается сгорающий цилиндр (СЦ) с трубчатым
порохом, СЦ изготовлен из картона, пропитанного тротилом и во время выстрела
полностью сгорает и от него нечего не остается. Сгорающая гильза (СГ)
изготовлена по аналогичной технологии, после выстрела от нее остается
металлический поддон. Средством воспламенения служит гальвано — ударная втулка
ГУВ-7.

Начало 60-х и конец
семидесятых годов, принятие на вооружение ОБПС стабилизируемых оперением.

Период конца 60-х и конца
семидесятых годов характеризовался эволюционным развитием зарубежных танков,
лучшие из которых обладали гомогенной бронезщитой в пределах 200 (Леопард-1А1),
250 (М60) и 300 («Чифтейн») миллиметров брони.

Их боекомплект включал БПС для

105 мм пушек L7 (и ее
американского аналога М68) и

120
мм нарезной пушки Л-11 танка «Чифтейн».

В то же время в СССР на вооружение
поступил ряд ОБПС для 115 и

125
мм ГСП танков Т-62, Т-64 и Т-64, а также

100 мм гладкоствольной ПТП
Т-12.

Среди них были снаряды двух
модификаций: цельнокорпусные и имеющие твердосплавный сердечник.

Цельнокорпусные ОБПС 3БМ2 для ПТП
Т-12, 3БМ6 для ГСП У-5ТС танка Т-62, а также цельнокорпусной ОБПС для

125 мм ГСП 3БМ17.

ОБПС с
твердосплавным сердечником включали 3БМ3 для ГСП У-5ТС танка Т-62,

125 мм ОБПС 3БМ15, 3БМ22 для
танков Т-64А/Т-72/Т-80.

Снаряд 3ВБМ-7 (индекс снаряда  3БМ-15; индекс снаряда с метательным зарядом 3БМ-18) (п/в прибл.1972)

Активная часть этого снаряда немного
удлинена по сравнению с 3БМ-12, что не сказалось на общей длине снаряда
благодаря большему заглублению активной части в дополнительный заряд. Несмотря
на то что снаряд давно не использовался в Советской Армии, он оставался до
распада СССР самым современным ОБПС, доступным для получателей советских
экспортных танков Т-72. БМ-15 и его местные аналоги производились по лицензии
во многих странах.

Выстрел 3ВБМ-8 (индекс снаряда  3БМ-17; индекс снаряда с метательным зарядом 3БМ-18) (п/в прибл.1972)

Упрощенный вариант снаряда 3БМ-15;
отсутствует сердечник из карбида вольфрама, взамен увеличен размер бронебойного
колпачка чтобы скомпенсировать падение бронепробиваемости. Предположительно
использовался только в экспортных и учебных целях.

Выстрел 3ВБМ-9 (индекс снаряда  3БМ-22; индекс снаряда с метательным зарядом 3БМ-23) (п/в 1976)

Тема НИР «Заколка». Длина
а.ч. практически идентична а.ч. БМ-15, однако используется гораздо более
массивный бронебойный демпфер. В результате снаряд заметно тяжелее чем БМ-15,
что привело к некоторому снижению начальной скорости.

Данный снаряд являлся
наиболее распространенным в Советской Армии в конце 70-х — начале 80-х гг, и
хотя более не производится, накоплен в больших количествах и по-прежнему
разрешен к применению.

Внешний вид сердечника
одного вариантов снаряда.

Второе поколение (конец 70-х и 80-е годы)

В 1977 году начинаются работы, направленные
на повышение боевой эффективности выстрелов танковой артиллерии. Постановка
этих работ была связана с необходимостью поражения новых типов усиленной
бронезащиты, разрабатываемых за рубежом танков нового поколения М1 «Абрамс» и
«Леопард-2».

Другие задачи включали улучшение
аэродинамических качеств снаряда в полете с целью снижения лобового
сопротивления, а также увеличение его начальной скорости.

Продолжалась разработка новых
сплавов на основе вольфрама и обедненного урана с повышенными
физико-механическими характеристиками.Полученные результаты по этим НИР позволили в конце 70-х годов приступить к
разработке новых ОБПС с усовершенствованным ведущим устройством, закончившиеся
принятием на вооружение ОБПС «Надежда», «Вант» и «Манго» к 125-мм ГСП Д-81.

Одним из главных отличий новых ОБПС
по сравнению с разработанными до 1977 года было новое ведущее устройство с
секторами «прижимного» типа с применением алюминиевого сплава и
полимерных материалов. 

В ОБПС до этого применялись ведущие
устройства с стальными секторами «разжимного» типа.

В 1984 был разработан ОБПС 3ВБМ13
«Вант» со снарядом 3БМ32 повышенной эффективности, «Вант» стал первым
отечественным моноблочным ОБПС изготовленным из уранового сплава с высокими
физико-механическими свойствами.

ОБПС «Манго» был разработан
специально для поражения танков, имеющих комбинированную и динамическую защиту.
В конструкции снаряда применен высокоэффективный комбинированный сердечник, из
вольфрамового сплава размещенный в стальном кожухе, между которыми имеется
прослойка из легкоплавкого сплава.

Снаряд, способен преодолевать динамическую
защиту и надёжно поражать сложную составную броню танков, поступивших на
вооружение в конце 70-х и до середины 80-х годов.

Выстрел 3ВБМ-11 (индекс снаряда  3БМ-26; индекс снаряда с метательным зарядом 3БМ-27) (п/в 1983)

Тема «Надежда-Р». Данный
ОБПС являлся первым в серии снарядов с новым ведущим устройством.

Этот боеприпас также был первым,
разрабатывавшимся и испытывавшемся специально с целью парирования
усовершенствованных многослойных преград, примененных на перспективных танках
НАТО.

Применяется с основным метательным
зарядом 4Ж63.

3БМ-29. «Надфиль-2», ОБПС с
сердечником из урана (

1982
г) аналогичный по конструкции 3БМ-26.

Выстрел 3ВБМ-13 (индекс снаряда  3БМ-32; индекс снаряда с метательным зарядом 3БМ-38) (п/в 1985)

Тема НИР «Вант». Первый
советский монолитный урановый ОБПС.

Выстрел 3ВБМ-17 (индекс снаряда  3БМ-42; индекс снаряда с метательным зарядом 3БМ-44) (п/в 1986)

Тема НИР «Манго» открыта в

1983 г.
Снаряд повышенного могущества, предназначенный для поражения современных многослойных
бронепреград.

Имеет очень сложную конструкцию, включающую в себя сплошной
баллистический и бронебойный колпачок, бронебойный демпфер, и два сердечника из
высокопрочного вольфрамового сплава большого удлинения. Сердечники закреплены в
корпусе снаряда посредством рубашки из легкоплавкого сплава; в процессе
пробития рубашка плавится, позволяя сердечникам войти в канал пробития не
расходуя энергию на отделение от корпуса.

ВУ — дальнейшее развитие ВУ,
примененного с ОБПС 3БМ-26, изготовлено из сплава В-96Ц1 с улучшенными
характеристиками. Снаряд широко распространен, а также экспортировался в
комплекте с российскими и украинскими танками Т-80У/Т-80УД и Т-90,
поставленными за рубеж в последнее десятилетие.

ОБПС «Свинец» (индекс снаряда  3БМ-46; индекс снаряда с метательным зарядом 3БМ-48) (п/в 1986)

Современный ОБПС с монолитным
урановым сердечником высокого удлинения и подкалиберными стабилизаторами,
использующий новое композитное ВУ с двумя зонами контакта. Снаряд имеет длину,
близкую к предельно допустимой для стандартных советских автоматов заряжания.

Выстрел с ОБПС повышенного могущества

Снаряд повышенного могущества с
вольфрамовым сердечником высокого удлинения и подкалиберными стабилизаторами,
использующий четырехсекционное композитное ВУ с двумя зонами контакта. В
литературе Рособоронэкспорта этот снаряд упоминается просто как «снаряд
повышенного могущества».

Разработчиками этого
боеприпаса впервые был создан снаряд большого удлинения с новой схемой ведения.

Новый БПС предназначен
для стрельбы из танковой пушки Д-81 по современным танкам, оснащенным сложной
композиционной броней, и динамической защитой.

По сравнению с  БОПС 3БМ42 за счет удлиненного корпуса из
вольфрамового сплава и заряда из более высокоэнергетичных порохов обеспечен 20%
рост бронепробиваемости. 

В плане развития БОПС в период с конца
девяностых была проведена большая работа, задел которой составили БОПС
«Анкер» и 3БМ48 «Свинец». Данные снаряды значительно
превосходили такие БОПС как «Манго» и «Вант», основным отличием были новые
принципы системы ведения в канале ствола и сердечник с значительно повышенным
удлинением.

После распада СССР началось и
продолжается отставание отрасли производства новых типов боеприпасов. Остро
встал вопрос о модернизации боекомплекта, как отечественных танков, так и
поставленных на экспорт. Разработка, а также мелкомасштабное производство
отечественных БПС продолжалось, однако массовое внедрение и серийное
производство образцов БПС нового поколения не осуществлялось.

В связи с недостатком современных
БПС ряд стран, обладающих большим парком отечественных танков, вооруженных

125 мм пушкой, предприняли
свои попытки разработки БПС.

БМ-44У1 (Украина), TAPNA (Словакия), Пронит Мк2 (Польша), «Ниаз»,
вариант ТК (Пакистан-КНР). Бронепробиваемость

125 мм БПС различных стран,
разработанных в 90-е годы находится в пределах 540…740 мм.

Сравнение ОБПС калибра

125 мм 3БМ48, 3БМ44М, М829А2
(США), НОРИНКО ТК125 (КНР)

и ОБПС калибра

120 мм ДМ53 (ФРГ), CL3241
(Израиль).

ОБПС калибра

125 мм разработанные в 90-е
годы в КНР и странах Восточной Европы: НОРИНКО ТК125, TAPNA (Словакия), Пронит (Польша).

Вращающиеся кумулятивные снаряды

Кумулятивный снаряд (HEAT — High-Explosive Anti-Tank) по принципу действия действия значительно отличается от кинетических боеприпасов, к которым относятся обычные бронебойные и подкалиберные снаряды. Он представляет собой тонкостенный стальной снаряд, заполненный мощным взрывчатым веществом — гексогеном, или смесью тротила с гексогеном.

При столкновении снаряда с броней происходит подрыв взрывчатого вещества. Благодаря наличию в снаряде фокусирующей воронки, часть энергии взрыва концентрируется в одной небольшой точке формируя тонкую кумулятивную струю состоящую из металла облицовки той самой воронки и продуктов взрыва.

Кумулятивная струя вылетает вперед на огромной скорости (приблизительно 5 000 — 10 000 м/с) и проходит сквозь броню за счёт создаваемого ею чудовищного давления (словно игла сквозь масло), под воздействием которого любой металл входит в состояние сверхтекучести или, иными словами, ведет себя как жидкость.

Важнейшее достоинство кумулятивного снаряда заключается в том, что его бронепробиваемость не зависит от скорости снаряда и одинакова на всех дистанциях. Именно поэтому кумулятивные снаряды использовали на гаубицах, поскольку обычные бронебойные снаряды для них были бы малоэффективны из-за низкой скорости полёта.

Но были у кумулятивных снарядов Второй мировой войны и существенные недостатки, ограничивающие их применение. Вращение снаряда при больших начальных скоростях затрудняло образование кумулятивной струи, в результате кумулятивные снаряды имели низкую начальную скорость, небольшую прицельную дальность стрельбы и высокое рассеивание, чему также способствовала не оптимальная с точки зрения аэродинамики форма головной части снаряда.

История

Возникновение БОПС было связано с недостаточной бронепробиваемостью обычных бронебойных и подкалиберных снарядов для нарезных артиллерийских орудий во время и 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 Советском Союзе (и позже России) во второй половине 1950-х годов В. В. Яворским и сотрудниками был развит принципиально новый путь увеличения длины снаряда (то есть его поперечной нагрузки) путём применения стреловидных снарядов, выстреливаемых из гладкоствольных или артиллерийских орудий с пологой нарезкой.

Калибр гладкоствольных орудий для стрельбы БОПС составляет в настоящее время 115,120,125 мм. Некоторые конструкции БОПС позволяют выстреливать их из нарезных артиллерийских орудий калибров 90, 100 и 105 мм.

Основные преимущества выстрелов с БОПС танковых пушек:

В период 1990—2000-х годов для нарезных малокалиберных автоматических пушек рядом промышленно развитых государств разработаны выстрелы с БОПС (БОПТС) в калибрах 23,25, 30, 35, 40, 50 и 60 мм. Выстрелы с БОПТС различных производителей в калибрах 23-40 мм приняты на вооружение рядом государств, в том числе, входящих в блок НАТО, и являются основными выстрелами для поражения боевых бронированных машин легкой категории (БМП, БТР) на дальностях 1500—2500 м.

Каморные и сплошные бронебойные снаряды

Как следует из названия, предназначение бронебойных снарядов — пробить броню и тем самым поразить танк. Бронебойные снаряды бывают двух видов: каморные и сплошные. У каморных снарядов внутри есть специальная полость — камора, в которой находится взрывчатое вещество.

Когда такой снаряд пробивает броню, срабатывает взрыватель и снаряд взрывается. Экипаж вражеского танка поражается не только осколками от брони, но и взрывом и осколками каморного снаряда. Взрыв происходит не сразу, а с задержкой, благодаря этому снаряд успевает залететь внутрь танка и там взрывается, причиняя наибольшие повреждения.

Кроме того, у взрывателя выставляется чувствительность, например, 15 мм, то есть взрыватель сработает только в том случае, если толщина пробиваемой брони будет выше 15 мм. Это нужно для того, чтобы каморный снаряд взорвался в боевом отделении при пробитии основной брони, а не взвёлся об экраны.

У сплошного снаряда отсутствует камора с взрывчатым веществом, это просто металлическая болванка. Конечно, урон сплошные снаряды наносят в разы меньший, но зато они пробивают большую толщину брони, чем аналогичные каморные снаряды, поскольку сплошные снаряды более прочные и тяжёлые.

Например, бронебойный каморный снаряд БР-350А от пушки Ф-34 пробивает около 80 мм под прямым углом в упор, а сплошной снаряд БР-350СП чуть более100 мм. Применение сплошных снарядов очень характерно для британской школы танкостроения. Дело дошло до того, что англичане извлекали из американских 75-мм каморных снарядов взрывчатку, превращая их в сплошные.

Убойная сила сплошных снарядов зависит от соотношения толщины брони и бронепробиваемости снаряда:

• Если броня слишком тонкая, то снаряд прошьет ее навылет и повредит только те элементы, которые заденет по пути.
• Если броня слишком толстая (на границе пробиваемости), то образуются мелкие неубойные осколки, которые не причинят особого вреда.
• Максимальное заброневое действие — в случае пробития достаточно толстой брони, при этом пробиваемость снаряда должна быть израсходована не полностью.

Таким образом, при наличии нескольких сплошных снарядов лучшее заброневое действие будет у имеющего большую бронепробиваемость. Что касается каморных снарядов, то урон зависит и от количества взрывчатого вещества в тротиловом эквиваленте, а также от того, сработал взрыватель или нет.

Конструкция бопс с пврд

Одним из главных параметров, который позволяет оценить конструкцию снаряда — это низкая сила сопротивления воздуха. Рассмотрим один из известных бронебойных оперенных подкалиберных снарядов БМ-9 с твёрдотопливным двигателем.

Конструкция БМ-9 и результаты её аэродинамических исследований в программе Solidworks, полученные в работе [2], приведены на следующих рисунках 3,4,5. Конечна скорость БМ-9 составляет 1500 м/с в момент прибытия на расстоянии 2120 м.

Рисунок 3. – Бронебойный подкалиберный снаряд БМ-9

Рисунок 4 –Распределение давления воздушного потока, создаваемое при полёте БМ-9.

Рисунок 5 –Распределение скоростей воздушного потока, создаваемое при полёте БМ-9

Расчет силы сопротивления воздуха при движении БОПС

Для построения закона силы сопротивления воздуха, требуется обработать экспериментальные данные полученные в работе [2] (см. таблицу) для формы снаряда (рис.3) и выразить зависимость между скоростью и силой сопротивления воздуха.

Привожу листинг программы на Python, который демонстрирует возможности решения задачи получения функции Rc(V) в удобном для дальнейшего использования виде:

# -*- coding: utf8 -*-
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint
import scipy as sp
from scipy.interpolate import interp1d
import matplotlib.pyplot as plt
x =np.array([1800, 1700, 1600,1500,1400 ,1300 ,1200, 1100])
y =np.array([ 1102, 979, 836, 705, 603, 534, 2717,2029])
new_length = 800
new_x = np.linspace(x.min(), x.max(), new_length)
new_y = sp.interpolate.interp1d(x, y, kind='cubic')(new_x)
plt.figure()
plt.title('График Rc(V) с интерполяцией прямыми линиями')
plt.ylabel('Сила сопротивления воздуха Rc(V) в н')
plt.xlabel('Скорость перемещения в воздухе V в м/с')
plt .plot(x,y,'r',linewidth=2,label='Закон изменения сопротивления от скорости')
plt .plot(x,y,'o',label='Экспериментальные данные')
plt.legend(loc='best')
plt.grid(True)
plt.figure()
plt.title('График Rc(V) с интерполяцией кубическим сплайном')
plt.ylabel('Сила сопротивления воздуха Rc(V) в н')
plt.xlabel('Скорость перемещения в воздухе V в м/с')
plt .plot(new_x,new_y,'r',linewidth=2,label='Закон изменения сопротивления от скорости')
plt .plot(x,y,'o',label='Экспериментальные данные')
plt.legend(loc='best')
plt.grid(True)
plt.figure()
plt.title('График Rc(V)')
plt.ylabel('Сила сопротивления воздуха Rc(V) в н')
plt.xlabel('Скорость перемещения в воздухе V в м/с')
plt .plot(new_x,new_y,'r',linewidth=2,label='Закон изменения сопротивления от скорости')
plt .plot(x,y,'o',label='Экспериментальные данные')
w_x=1800
w_y = sp.interpolate.interp1d(x, y, kind='cubic')(w_x)
plt .plot(w_x,w_y ,'o',label='Значение функции Rc(%s) -%s'%(w_x,w_y))
plt.legend(loc='best')
plt.grid(True)
plt.figure()
x =np.array([1800, 1700, 1600,1500,1400 ,1300])
y =np.array([ 1102, 979, 836, 705, 603, 534])
new_length = 400
new_x = np.linspace(x.min(), x.max(), new_length)
new_y = sp.interpolate.interp1d(x, y, kind='cubic')(new_x)
plt.title('Рабочий график Rc(V)')
plt.ylabel('Сила сопротивления воздуха Rc(V) в н')
plt.xlabel('Скорость перемещения в воздухе V в м/с')
plt .plot(new_x,new_y,'r',linewidth=2,label='Закон изменения сопротивления от скорости')
plt .plot(x,y,'o',label='Экспериментальные данные для 1800 ..1300 м/с')
plt.legend(loc='best')
plt.grid(True)
plt.show()

Получим:

Данный график нам показывает, что если при вылете из ствола скорость снаряда в идеальном случае, достигает 1800 м/с, то этой скорости соответствует значение силы сопротивления воздуха 1102 Н.

При снижении скорости на траектории сила сопротивления падает по закону, который изображён на графике. Далее при скорости примерно 1200 м/с сила сопротивления начинает расти. Такое явление связано с геометрией конфузора на входе воздухозаборника ПВРД.

На реактивных самолётах для борьбы с указанным явлением применяют регулируемый конус воздухозаборника. Для рассматриваемого снаряда это невозможно из-за более высоких скоростей полёта в пределах (1300…1800) м/c. Поэтому диапазон экспериментальных данных нужно ограничить для получения рабочего графика:

Функцию Rc(v) для любого набора экспериментальных можно получить из следующего короткого листинга:

# -*- coding: utf8 -*-
import numpy as np
import scipy as sp
from scipy.interpolate import interp1d
x =np.array([1800, 1700, 1600,1500,1400 ,1300 ,1200, 1100])
y =np.array([ 1102, 979, 836, 705, 603, 534, 2717,2029])
def Rc(new_x): new_y = sp.interpolate.interp1d(x, y, kind='cubic')(new_x) return new_y

Остроголовые и тупоголовые бронебойные снаряды

Бронебойные снаряды делятся не только на каморные и сплошные, но ещё на остроголовые и тупоголовые. Остроголовые снаряды пробивают более толстую броню под прямым углом, так как в момент встречи с бронёй вся сила удара приходится на небольшую площадь бронелиста.

Однако эффективность работы по наклонной броне у остроголовых снарядов ниже из-за бóльшей склонности к рикошету при больших углах встречи с бронёй. Наоборот, тупоголовые снаряды пробивают более толстую броню под наклоном, чем остроголовые, но имеют меньшее бронепробитие под прямым углом.

Возьмём для примера бронебойные каморные снаряды танка Т-34-85. На дистанции 10 метров остроголовый снаряд БР-365К пробивает около 148 мм под прямым углом и около 114 мм под углом 30°, а тупоголовый снаряд БР-365А пробивает около 135 мм под прямым углом, но примерно 115 мм под углом в 30°.

Помимо остроголовых и тупоголовых снарядов существуют остроголовые снаряды с бронебойным наконечником. При встрече с бронелистом под прямым углом такой снаряд работает как остроголовый и отличается хорошим бронепробитием по сравнению с аналогичным тупоголовым снарядом.

Однако у остроголовых снарядов с бронебойным наконечником, как и у тупоголовых снарядов, есть существенный недостаток — бóльшее аэродинамическое сопротивление, из-за чего бронепробитие на расстоянии падает сильнее, чем у остроголовых снарядов. Для улучшения аэродинамики применяются баллистические колпачки, благодаря которым увеличивается бронепробитие на средних и дальних дистанциях.

Например, на немецком 128-мм орудии KwK 44 L/55 доступны два бронебойных каморных снаряда, один с баллистическим колпачком, а другой без него. Бронебойный остроголовый снаряд с бронебойным наконечником PzGr под прямым углом пробивает около 250 мм на 10 метрах и около 190 мм на 2000 метрах.

А вот бронебойный снаряд с бронебойным наконечником и баллистическим колпачком PzGr 43 под прямым углом пробивает чуть более 270 мм на 10 метрах и примерно 200 мм на 2000 метрах. В ближнем бою особенных отличий между ними нет, но на дальних дистанциях разница в бронепробитии огромна.

Бронебойные каморные снаряды с бронебойным наконечником и баллистическим колпачком — самый универсальный тип бронебойных боеприпасов, который объединяет достоинства остроголовых и тупоголовых снарядов.

Показатели бронепробиваемости

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.

Согласно опубликованным данным[источник не указан 1324 дня], увеличение удлинения полётной части до значения 30 позволило повысить относительную толщину пробиваемой катаной гомогенной брони стандарта RHA (отношение толщины брони к калибру пушки, b/dп) до значений: 5,0 в калибре 105 мм, и 6,8 в калибре 120 мм.

Россия

ряд других

ВАЖНО: по методике НАТО бронепробиваемость означает, что более 50% снарядов пробьет броню указанной толщины.

США

Германия

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 работы пврд

Воздух со скоростью полёта поступает во входное устройство двигателя затормаживается до 0,1-0,2 Маха, при этом кинетическая энергия воздуха преобразуется во внутреннею энергию повышается его давление и температура. Воздух можно считать идеальным газом, поэтому отношение его статического давления к атмосферному определяется соотношением:

где p – давление в полностью заторможенном потоке; po – атмосферное давление; Mn – число Маха; k– Показатель адиабаты равный 1,4.

Сжатый воздух попадая из входного устройства в камеру сгорания нагревается за счёт окисления подаваемого в неё топлива. Образующаяся из смеси воздуха с продуктами горения газовая смесь – рабочее тело в сопле достигает звуковой скорости, а на его выходе расширяясь до сверхзвуковой.

Рабочее тело вытекает со скоростью большей скорости встречного потока воздуха что и создаёт реактивную тягу.

Когда скорость полёта значительно меньше скорости реактивной струи, тяга растёт. С приближением скорости полёта к скорости реактивной струи тяга падает, проходя некий максимум, соответствующий оптимальной скорости полёта. Схемы работы прямоточного реактивного двигателя на жидком и твёрдом топливе приведены соответственно на рисунках 1,2:

Сила тяги ПВРД определяется из соотношения:

где: P– сила тяги; v– скорость полёта; ve – скорость реактивной струи относительно двигателя; dmf/dt – секундный расход топлива.

Секундный расход воздуха определяется по формуле:

Чтобы определить секундный расход рабочего тела для идеального случая, когда горючее полностью сгорает и полностью используется кислород воздуха в процессе горения, воспользуемся формулой:

где: L – стехиометрический коэффициент горючего и воздуха.

С развитием технологии смесевого твёрдого топлива оно стало применяться в ПВРД. Топливная шашка с продольным центральным каналом размещается в камере сгорания. Рабочее тело проходя по камере сгорания окисляет топливо с его поверхности и нагревается само.

Использование твёрдого топлива ещё больше упрощает конструкцию ПВРД поскольку становиться не нужной камера сгорания.

Основную часть наполнителя смесевого топлива ПВРД составляет мелкодисперсный порошок алюминия, магния или бериллия теплота сгорания, которых значительно превосходит теплоту сгорания углеводородных горючих.

Примером твердотопливного ПВРД может служить маршевый двигатель противокорабельной ракеты П-270 Москит.

В зависимости от скорости полёта ПВРД разделяются на дозвуковые, сверхзвуковые и гиперзвуковые. Это разделение обусловлено конструктивными особенностями каждой из этих групп.

В сверхзвуковом диапазоне ПВРД значительно более эффективен чем в дозвуковом. Например, при скорости М=3 степень повышения давления у ПВРД составляет 37, что сравнимо с самыми высоконапорными компрессорами турбореактивных двигателей.

Система уравнений внешней баллистики

Рассмотрим схему сил действующих на центр масс неуправляемого в полёте снаряда:

Система уравнений проймёт вид:

Численные значения параметров:

Начальные условия:

Систему дифференциальных уравнений (5) с учётом (6) и (7) будем решать средствами Python, переопределив переменные как y1,y2,y3,y4:

# -*- coding: utf8 -*-
import numpy as np
from scipy.integrate import odeint
import scipy as sp
from scipy.interpolate import interp1d
import matplotlib.pyplot as plt
#Экстраполяция данных в точку 1900 м/c
x =np.array([1900,1800, 1700, 1600,1500,1400 ,1300])
y =np.array([ 1225,1102, 979, 836, 705, 603, 534])
def Rc(new_x): # Кубический сплайн new_y = sp.interpolate.interp1d(x, y, kind='cubic')(new_x) return new_y
def f(y,t):#Запись дифференциальных уравнений системы внешней баллистики y1,y2,y3,y4=y return [-9.81*np.cos(y1)/y2, 1181/6.77 -Rc(y2)/6.77 -9.81*np.sin(y1),y2*np.cos(y1),y2*np.sin(y1)]
t=np.linspace(0,1.2,50)# Массив времён
y0=[0.18*np.pi/180,1800,0,0]#Начальные условия - угол, скорость, перемещение высота
[y1,y2,y3,y4]=odeint(f,y0,t,full_output=False).T# Решение системы в виде списков
plt.figure()
plt.title('График траектории по времени')
plt.ylabel('Высота в м')
plt.xlabel('Время в с')
plt .plot(t,y4,'r',linewidth=2,label='Время -%s с.'%max(t))
plt.legend(loc='best')
plt.grid(True)
plt.figure()
plt.title('График распределения скорости по траектории')
plt.ylabel('Скорость в м/c')
plt.xlabel('Перемещение снаряда в м')
plt .plot(y3,y2,'b',linewidth=2,label='Перемещение снаряда-%s м.'%round(max(y3),1))
plt.legend(loc='best')
plt.grid(True)
plt.figure()
plt.title('График распределения скорости по времени')
plt.ylabel('Скорость в м/c')
plt.xlabel('Время в с')
plt .plot(t,y2,'g',linewidth=2,label='Ударная скорость снаряда -%s м/с'%round(max(y2),1))
plt.legend(loc='best')
plt.grid(True)
plt.figure()
plt.title('График траектории')
plt.ylabel('Высота в м')
plt.xlabel('Перемещение в м')
plt .plot(y3,y4,'m',linewidth=2,label='Максимальная высота -%s м. '%round(max(y4),1))
plt.legend(loc='best')
plt.grid(True)
plt.show()

Получим:

Баллистические характеристики приведены на графиках, отрицательные области сохранены для наглядности перехода через ноль.

Стреловидные и оперённые снаряды для сверхдальнобойных орудий

В ракетно-артиллерийском КБ полигонаПенемюндеPeenemünde-Heeresversuchsanstalt к концу Второй мировой войны немецкий конструктор Гесснер (Hanns Gessner) сконструировал серию стреловидных оперённых снарядов индекса PPG (Peenemünder Pfeilgeschosse)[7] к гладкоствольным стволам калибра 310 мм фирм «Крупп» и «Ганомаг», устанавливаемым на лафете 28-см сверхдальнобойной железнодорожной установки К5 (Е)[8].

310-мм осколочно-фугасный стреловидный снаряд индекс Sprenge-Granate 4861 имел длину 2022 мм и массу в 136 кг. Диаметр тела стрелы составлял 120 мм, количество перьев стабилизатора — 4 шт. Начальная скорость снаряда 1420 м/c, масса разрывного заряда 25 кг, дальность стрельбы 160 км. Снаряды применялись против англо-американских войск в боях у Бонна.

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.

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.

Стреловидные пули ручного огнестрельного оружия

Стреловидные пули для ручного огнестрельного оружия впервые были разработаны конструктором фирмы «AAI» Ирвином Баром.

Фирмами «AAI», «Спрингфилд», «Винчестер» были сконструированы различные стреловидные пули, имеющие массу стрелы в 0,68—0,77 граммов, при диаметре тела стрелы в 1,8—2,5 мм со штампованным оперением. Начальная скорость стреловидных пуль варьировалась в зависимости от их типа от 900 м/с до 1500 м/с.

Импульс отдачи винтовок при стрельбе стреловидными боеприпасами был в несколько раз ниже, чем у винтовки М16. За период с 1954 по 1989 года в США было испытано множество модификаций стреловидных боеприпасов и специального оружия под него, но ожидаемых преимуществ перед обычными оболочечными пулями (как среднего, так и малого калибра) не было достигнуто.

В 1960-х годах стреловидные пули для ручного огнестрельного оружия испытывались и в СССР. Известен автомат АО-27 системы Ширяева под стреловидные боеприпасы, а также стреловидные боеприпасы для крупнокалиберных пулемётов. В СССР эксперименты со стреловидными боеприпасами также завершились безуспешно.

В девяностых годахXX века австрийские конструкторы создали оригинальное крупнокалиберное гладкоствольное снайперское ружьеIWS 2000, боеприпас которой представляет представляет собой оперённую иглу из карбида вольфрама или обеднённого урана, массой 20 граммов (308 гран)[10] (19,958 г) в отделяемом поддоне.

https://www.youtube.com/watch?v=WyrZGtoyOsE

При начальной скорости стреловидной пули в 1450 м/с[10] дульная энергия снайперского ружья составляет 20 980 Дж. На дистанции 800 метров подкалиберная оперённая стрела из вольфрамового сплава пробивает бронелист толщиной 40 мм при попадании под углом 30°, при стрельбе на дистанцию 1 км максимальное превышение траектории над линией прицеливания составляет всего 80 см.