Горение пороха 6 страница

Снаряды вспомогательного назначения не применяются для боевой стрельбы, а предназначаются для учебных стрельб и стрельб при полигонных испытаниях вооружения. К ним относятся практические, баллистические, плитопробные, лафетопробные и другие снаряды.

По величине калибра снаряды делятся на три группы: малого (менее 76 мм), среднего (76—152 мм) и крупного (более 152 мм) калибров.

По соотношению калибров снаряда w орудия снаряды делятся на калиберные, подкалиберные и надкалиберные.

По способу стабилизации снаряды делятся на вра­щающиеся и оперенные.

Вращающимся снарядам при выстреле сообщается необходи­мая скорость вращения вокруг продольной оси, в результате сна­ряд получает свойства гироскопа сохранять направление своей оси в пространстве и становится устойчивым.

Вращающимися бывают артиллерийские снаряды и реактив­ные, называемые тогда турбо-реактивными снарядами (ТРС). Угловая скорость вращения снаряда измеряется десятками тысяч оборотов в минуту.

Устойчивость оперенных снарядов обеспечивается с помощью специальных устройств — стабилизаторов. Оперенными снарядами являются мины и могут быть артиллерийские и реактивные сна­ряды.

К снарядам предъявляются следующие основные требования: могущество действия, дальнобойность, безопасность в служебном обращении и при выстреле, кучность боя.

Снаряд состоит из оболочки, снаряжения, взрывателя и допол­нительных элементов. К дополнительным элементам относятся ведущее устройство, стабилизирующее устройство, трассёр.

Оболочка снаряда предназначена для придания снаряду формы, размещения снаряжения и других элементов, поражения Цели. Снаряжение снаряда размещается внутри оболочки — в ка­море, поэтому такие снаряды называются камерными. Для изго­товления оболочек применяются снарядные стали различных ма-, рок, а также сталистый чугун, при получении которого используют До 30% стального лома. Оболочка снаряда может быть цельно- корпусной или сборной, состоящей из корпуса, привинтной головки, ввинтного дна и т. д. В головной или донной части оболочки имеется очко под взрыватель.

Снаряжение снарядов основного назначения представ­ляет собой разрывной заряд из бризантного взрывчатого веще­ства (ВВ). Основными бризантными ВВ, применяемыми для из­готовления разрывных зарядов, являются тротил, аммотолы с тротиловой пробкой и без нее, смеси тротила с гексогеном или флегматизированного гексогена. Флегматизация ВВ заключается во введении в него масел, вазелина, парафина. Изготовляют­ся разрывные заряды прессованием, шнекова- нием (с помощью шнек-винта) или заливкой.

Снаряжение снарядов специального назначе­ния содержит заряд специального состава: осве­тительного, зажигательного, дымообразующего, обеспечивающий получение нужного эффекта. Кроме того, для обеспечения нормального дей­ствия таких снарядов в состав снаряжения входят вышибной или разрывной заряд и специальные элементы (парашютная система, газодинамические устройства, силовые эле­менты).

Ведущее устройство снаряда предназначено для ведения снаряда при выстреле по каналу ствола или по направляющей (для реактивных снарядов). В состав ведущей части входят эле­менты снаряда, соприкасающиеся при выстреле со стволом или направляющей: центрующие утолщения (поверхности), ведущие и обтюри­рующие пояски, ведущие кольца, поддоны, ведущие выступы, нарезы, штифты и т. п.

Стабилизирующее устройство оперенного снаряда обычно со­стоит из стабилизатора, расположенного в хвостовой части сна­ряда и состоящего из корпуса, перьев и дополнительных элемен­тов (рис. 4.4).

Снаряд является телом вращения, полученным путем вращения плоской геометрической фигуры вокруг оси симметрии снаряда. Наружная поверхность снаряда образует его форму.

Рис. 6.1. Очерта­ния снаряда

По наружному очертанию снаряд делится на следующие части (рис. 6.1): головная часть I, цилиндрическая часть II, хвостовая часть III, вершина снаряда IV, донный срез V. У оперенных сна­рядов за хвостовой частью располагается стабилизатор, а у реак­тивных снарядов — ракетная часть. Форма головной части обо­лочки может быть конической или оживальной, т. е. образованной вращением дуги окружности вокруг оси снаряда. Цилиндрическая часть снаряда образует основной объем снаряда, в котором раз­мещается снаряжение или камера реактивного двигателя. Хвосто­вая часть снаряда способствует уменьшению так называемого дон­ного сопротивления, возникающего за счет разрежения воздуха

за донным срезом. У артиллерийских снарядов хвостовая часть обычно бывает конической с углом наклона образующей, равным 9°. Хвостовая часть артиллерийских снарядов вместе с прилегаю­щим к ней участком цилиндрической части до задней кромки ве­дущего пояска называется запоясковой частью снаряда.

Очертания внутренней полости оболочки снаряда выбирают из условий размещения в ней снаряжения. При этом стремятся обеспечить наибольший объем и удобство снаряжения сна­ряда.

Для сравнительной оценки свойств снарядов пользуются чис­ловыми' характеристиками, которые включают основные пара­метры снаряда и его отдельных элементов. Все эти параметры могут быть измерены в процессе изготовления, а многие и при эксплуатации снаряда. С помощью характеристик снаряда можно сделать описание устройства и действия снаряда, обнаружить от­личия одного снаряда от другого, сравнить данные снаряда с дан­ными документации, правильно организовать боевое применение снарядов и т. д.

Обычно рассматривают четыре группы характеристик снаряда: геометрические, массовые, конструктивные и баллистические.

Геометрические характеристики определяют фор­му и размеры снаряда и могут быть линейными, площадными, объемными, угловыми. К ним относятся, например, калибр сна­ряда d, радиус оживала полная длина снаряда L, длина голов­ной части площадь сечения объем каморы угол при вершине и т. д. Применяются относительные (безразмерные) характеристики типа

Массовые характеристики определяют массу сна­ряда и отдельных его частей. Массу окончательно снаряженного снаряда обозначают через q. Массу отдельных частей снаряда обо­значают через q с индексом, например —масса взрывателя. Массу разрывного заряда обозначают через , а отдельных ча­стей его через с индексом, например — масса осветительного состава.

Относительные массовые характеристики показывают, какую часть массы снаряда или массы снаряжения составляет масса элемента:

Конструктивные характеристики снаряда опреде- ют главные особенности устройства и совершенство конструкции рряда. Как правило, конструктивные характеристики являются • Ьжными параметрами, выражаются через несколько простых и гют сложную размерность.

Важнейшими конструктивными характеристиками снаряда являются:

— коэффициент массы снаряда

относительная толщина стенки оболочки

где —средняя толщина стенки;

—■ коэффициент наполнения "снаряда взрывчатым вещест- I вом

— коэффициент поперечной нагрузки снаряда К:

где s — площадь наибольшего поперечного сечения снаряда.

К конструктивным характеристикам относятся также число. ведущих поясков га_в. _п, центрующих утолщений п_ц, _у, перьев стаби­лизатора и др.

Баллистические характеристики снаряда опреде­ляют особенности поступательного и вращательного движения снаряда..у-Ш

Основной баллистической характеристикой снаряда является баллистический коэффициент с:

Величина d выражается в метрах, а величина q — в кило­граммах.

К баллистическим характеристикам относятся также коэффи­циент формы г, осевой и экваториальный моменты инерции А и В, расстояние между центром давления и центром масс снаряда д И Др.

В табл. 6.1 даны некоторые характеристики снарядов различ­ного назначения.

§ 6.2. УДАРНОЕ ДЕЙСТВИЕ СНАРЯДОВ

Ударное действие заключается в проникании снаряда в пре­граду за счет кинетической энергии которую снаряд имеет в момент встречи с целью:

Преграда представляет собой более или менее плотную по сравнению с воздухом среду, разделенную с атмосферой внешней поверхностью. Преграда может быть неограниченной, если ее про­тяженность много больше пути, проходимого в ней снарядом (грунт, вода), или ограниченной, если путь снаряда соизмерим с протяженностью преграды (стенки сооружений, броня). В послед­нем случае преграда имеет еще внутреннюю (тыльную) поверх­ность и характеризуется толщиной Ъ.

Поражающим фактором при ударном действии является кине­тическая энергия снаряда, которая при встрече с преградой рас­ходуется в основном на деформацию, разрушение и перемещение среды, а частично на деформацию или разрушение снаряда, сотря­сение и нагрев среды и снаряда. Например, при ударе снаряда в железобетонную стенку от сотрясения может произойти откол бе­тона с тыльной поверхности. В неограниченной прёграде снаряд движется до момента взрыва или до остановки, когда кинетиче­ская энергия снаряда будет израсходована. На пробитие ограни­ченной преграды может быть израсходована только часть кинети­ческой энергии,и тогда снаряд за преградой будет иметь остаточ­ную скорость

Ударное действие является единственным для снарядов, не имеющих снаряжения, например бронебойных подкалиберных снарядов (рис. 6.2). Однако чаще оно сочетается с фугасным, осколочным и зажигательным действием у каморных бронебойных, бетонобойных, осколочно-фугасных и фугасных снарядов. Для каморных бронебойных (рис. 6.3) и для бетонобойных (рис. 6.4) Нарядов ударное действие является основным, а для осколочно-

фугасных и фугасных снарядов оно обеспечивает взрыв снаряда в оптимальной точке преграды.

За характеристику ударного действия можно принять путь проходимый снарядом в преграде до полного израсходования кинетической энергии. Считая траекторию снаряда в неограниченной I

преграде прямолинейной, вместо пути вводят другую характе­ристику—глубину проникания h снаряда в преграду (рис. 6.5). Между этими величинами существует очевидная связь

где —угол встречи снаряда с преградой, заключенной между нормалью к поверхности преграды и касательной к траек­тории снаряда.

Для определения глубины проникания снаряда в преграду наи-. более распространена Березанская формула, полученная в 1912 г. по данным специальных стрельб на о-ве Березань в Черном море:;

— коэффициент, характеризующий свойства среды и прини­мающий значения, указанные в табл. 6.2.

Формула (6.10) показывает, что глубина проникания снаряда растет с увеличением длины головной части, окончательной ско­рости, отношения массы к квадрату калибра или, что то же, коэф-

фициента поперечной нагрузки снаряда и с уменьшением прочности (плотности) среды, угла встречи с преградой.

Глубина проникания в грунт средней плотности 122-мм осколочно-фугасного снаряда гаубицы М-30 при стрельбе на дальность 10 км (заряд полный) равна 1,6 м.

Кроме перечисленных факторов на глубину проникания сна- ] ряда могут оказывать влияние дополнительные обстоятельства и ^ прежде всего условия встречи снаряда с преградой. При углах 1 встречи, больших 50°, траектория снаряда в среде становится кри- ¹ волинейной, причем снаряд стремится выйти из преграды; (рис. 6.5). При углах падения 8_С, меньших 30°, снаряд начинает! выскакивать из преграды под некоторым углом Это явление ] называется рикошетом. Величина угла на несколько (до пяти) градусов больше угла падения. При углах падения, меньших 10°, снаряд рикошетирует, не углубляясь в грунт, оставляя на поверх­ности след в виде борозды.

Явление рикошета используют при стрельбе для получения воз- i душного разрыва в целях повышения осколочного действия.

Вращающийся снаряд при движении в среде, кроме того, от- ] клоняется вправо от плоскости стрельбы по тем же причинам, по которым происходит деривация снаряда.

Формула (6.10) дает удовлетворительные результаты при углах встречи, меньших 50—70°. Другим обстоятельством, которое сле­дует учитывать, является взаимодействие снаряда и преграды в момент встречи. При углах встречи, близких к нулю, силы давле­ния и трения среды будут приложены к снаряду симметрично от­носительно его оси и результирующая сила (сила сопротивления среды) пройдет приблизительно через центр масс. При больших углах встречи отмеченная симметрия будет отсутствовать, вслед­ствие чего сила сопротивления среды будет создавать разворачи­вающий момент. В результате создаются условия для рикошета снаряда, особенно при прочной преграде. Чтобы уменьшить ве­роятность рикошета, головную часть снаряда притупляют, что приводит к «закусыванию» снаряда и к сообщению снаряду при ударе импульса, противоположного по направлению импульсу от разворачивающего момента.

Разворот снаряда при встрече с преградой учитывается при определении глубины проникания в преграду бетонобойных сна­рядов. Для этого в формуле (6.10) величина cos а заменяется мно­жителем .содержащим коэффициент п, учитывающий раз­ворот снаряда. Величина коэффициента п принимается равной 2,6 при недальнобойной форме и 1,8 при дальнобойной форме сна­ряда.

За характеристику ударного действия поограниченной пре­граде можно принять такую толщину стенки которую снаряд пробьет, израсходовав на это всю свою кинетическую энергию. Поскольку обычно толщина стенки является величиной заданной, то за характеристику ударного действия удобнее принимать наи меньшую величину скорости снаряда в момент встречи u_min, необ­ходимую для пробития преграды заданной толщины.

Для' бронебойных снарядов характеристика ударного действия определяется по эмпирической формуле Жакоб-де-Марра

где К—коэффициент, зависящий от свойств брони и конструк­ции снаряда.

При применении формулы (6.11) вели­чины d и Ъ следует выражать в дециметрах, величину q— в килограммах, результат же будет получен в м/с. Величина коэффици­ента К колеблется в пределах 2000—3000 для снарядов с притуплением и гетероген­ной, т. е. неоднородной, цементированной брони, а также для остроголовых снарядов и гомогенной (однородной) брони средней н высокой твердости. Для гомогенной брони низкой твердости величина К лежит в пре­делах 1600—2000. С помощью формулы (6.11), зная характеристики снарядов и брони (d, q, К) и условия встречи снаряда с броней (у_с, а), можно определить наи­большую толщину пробиваемой брони.

Из формулы (6.11) следует, что потреб­ная скорость для пробития брони растет с увеличением толщины брони и угла встречи. Что касается влияния калибра и веса сна­ряда, то здесь остается в силе высказанное выше положение о влиянии коэффициента поперечной нагрузки на ударное действие. Из формулы вытекает, что для бронебойных снарядов одной кон­струкции (c_q = const) с увеличением калибра величина о_тш умень­шается, поскольку имеет место равенство

При увеличении массы снаряда заданного калибра величина также уменьшается.

При действии калиберных бронебойных снарядов по броне, как правило, происходит выбивание пробки, диаметр которой прибли­зительно равен калибру снаряда. При этом головная часть сна­ряда постепенно разрушается, а подрезы-локализаторы ограничи­вают распространение разрушения на камору снаряда, что видно из рис. 6.6. Современные калиберные бронебойно-трассирующие снаряды пробивают броню по нормали толщиной не менее одного калибра.

При действии подкалиберных бронебойных снарядов с сердеч­ником последний пробивает броню, подвергаясь при этом сильному сжатию. После пробития брони сравнительно хрупкий сер­дечник, изготовленный из карбида вольфрама, иод действием внутренних сил может рассыпаться, произведя осколочное дей­ствие за броней.

Кинетическая энергия поддона частично передается сердечнику, что должно учитываться в формуле (6.11) путем замены массы снаряда q меньшей величиной , в которой к массе

сердечника q_ce р добавляется часть массы поддона

. Величину К в данном случае следует принимать

равной 3000.

Для обеспечения _# заданного ударного действия снаряды дол­жны обладать достаточной прочностью. Поэтому снаряды, для которых ударное действие является основным, имеют сплошную головную часть и донный взрыватель. Кроме того, конструкция таких снарядов должна обеспечивать возможность получения вы­сокой скорости снаряда в момент встречи с преградой и исклю­чить по возможности рикошетирование снарядов, когда это не пре­дусмотрено условиями стрельбы. Для этого бетонобойным снаря­дам придается совершенная форма, создаются бронебойные под- калиберные (легкие) снаряды, калиберные бронебойные снаряды снабжаются подрезами-локализаторами и бронебойными наконеч­никами, на головной части бронебойных снарядов делают притуп­ление специальной формы и т. п.

§ 6.3. ОСКОЛОЧНОЕ ДЕЙСТВИЕ СНАРЯДОВ

Осколочное действие заключается в поражении цели оскол­ками, образующимися при разрыве снаряда и обладающими опре­деленными массой, скоростью и направлением движения.

Осколочное действие является основным для осколочных и осколочно-фугасных снарядов (рис. 6.7) при установке взрывателя на осколочное действие. ^-Осколочным действием обладают также фугасные, бетонобойные, бронебойные и кумулятивные снаряды.

Осколки образуются из оболочки снаряда, которая должна иметь необходимое количество металла.,.В некоторых случаях кроме металла оболочки для осколочного действия используются специальные убойные элементы, содержащиеся в снаряде.

Поражающим фактором при осколочном действии является ки­нетическая энергия осколка или специального поражающего эле­мента

где — масса осколка;

— абсолютная скорость осколка (относительно Земли).

Осколочное действие аналогично ударному действию и отли­чается тем, что от момента встречи с целью снаряда (момента разрыва) до момента поражения цели осколок должен пройти не­который путь в пространстве

Кинетическую энергию осколок получает при дроблении обо­лочки за счет энергии взрыва разрывного заряда. При взрыве на внутреннюю поверхность оболочки будут действовать огромные силы давления продуктов взрывчатого превра­щения, которые разрывают оболочку на оскол­ки и сообщают каждому осколку импульс. Скорость осколка относительно снаряда может быть определена по формуле

Значения лежат в пределах 1000—1500 м/с.

При движении осколка от точки разрыва снаряда до цели он описывает в простран­стве некоторую криволинейную траекторию. При этом за счет действия на него силы сопротивления воздуха скорость осколка па­дает.

Убойным осколком называется такой оско­лок, удельная энергия которого будет больше некоторой величины

где —площадь контакта осколка с целью.

Обычно величину для живых целей

принимают; равной 1 • 10⁶ Дж/м².

Характеристиками осколочного действия снаряда могут быть число образовавшихся осколков N и убойный интервал

Под убойным интервалом понимается путь осколка, на котором он является убойным. Важное значение, кроме того, имеет распределение осколков в пространстве, которое характери­зуется величиной площади зоны поражения

В табл. 6.3 дано число осколков для снарядов разного калибра.

Распределение осколков по группам показано в табл. 6.4.

Для определения числа осколков, их массы и формы снаряды подрывают в бронеяме в песке, а осколки собирают.

Для расчета числа осколков можно пользоваться формулой Юстрова

где —коэффициент, зависящий от свойств ВВ: для тротила — 46, для аммотола — 30;

— масса разрывного заряда, г;

— калибр снаряда, см;

— предел упругости (пропорциональности) и временное сопротивление металла, Н/м²;

— относительное удлинение, %;

— коэффициент, зависящий от соотношения масс заряда и снаряда

Формула (6.15) показывает, что число осколков увеличивается с увеличением калибра снаряда, мощности ВВ, коэффициента на­полнения снаряда и с уменьшением прочности и вязкости металла оболочки. Очевидно, число осколков существенно зависит от кон­струкции снаряда. Для получения осколков, заданных по массе и форме, иногда на поверхности оболочки внутри или снаружи на­носят сетку углублений (насечку).

Рис. 6.8. Схема разлета осколков

Распределение осколков в пространстве зависит от конструк­ции и формы снаряда и от условий встречи снаряда с целью. Можно считать, что в статических условиях осколки разлетаются приблизительно по нормали к наружной поверхности снаряда (рис. 6.8). Поскольку значительная часть поверхности снаряда является цилиндрической, то основной поток осколков (до 80%) направлен перпендикулярно оси снаряда, остальные направлены вдоль оси приблизительно по 10% от головной и донной частей снаряда. В полете относительная скорость осколков складывается спереносной скоростью — скоростью снаряда в момент разрыва

поэтому по отношению к статическим, условиям траектории осколков будут отклонены в сторону движения снаряда на неко­торый угол

Убойный интервал может быть найден по эмпирической фор­муле

где —скорость, при которой цель поражается; — масса осколка, г.

Среди условий встречи снаряда с целью основную роль играет положение снаряда в момент разрыва относительно цели, опреде­ляемое координатами точки разрыва относительно цели и углом между касательной к траектории (осью снаряда) и горизонтом. Наиболее выгодным будет такое положение снаряда, при котором основной пу­чок осколков направлен к цели.

При ударной стрельбе при малых углах паде­ния зона поражения осколками наземных целей будет иметь вид узкой полосы, расположенной перпендикулярно плоскости стрельбы. Эффек­тивность осколочного действия при этом будет не­высокой. С увеличением угла падения площадь зоны поражения растет, а при встрече снаряда по нормали с поверхностью земли разлет оскол­ков будет происходить вдоль поверхности земли, что является выгодным для поражения неукры­той живой силы. Для поражения живой силы, укрытой в траншеях и за обратными скатами воз­вышенностей, более эффективной будет стрельба на рикошетах в первом случае и дистанционная стрельба во втором. Существует оптимальная высота разрыва снаряда для каждого конкретного случая. При стрельбе на рикошетах она лежит в пределах 3—6 м, а при ди­станционной стрельбе равна 10—12 м.

На эффективность осколочного действия снаряда влияют время действия и однообразие действия взрывателя. При низкой чув­ствительности взрывателя произойдет значительное углубление снаряда в преграду, что снизит осколочное действие. Так, при ударной стрельбе 122-мм осколочно-фугасным снарядом по твер­дому грунту поражаемая осколками площадь равна площади пря­моугольника со сторонами: по фронту 40 м и в глубину 8 м. При этом глубина воронки будет 15—25 см. При глубине же воронки 50 см осколочное действие снаряда (поражаемая площадь) умень­шится вдвое.

При дистанционной стрельбе за счет разброса времени дей­ствия взрывателя будет происходить значительное отклонение то­чек разрыва от точки с оптимальной высотой разрыва. В резуль­тате эффективность осколочного действия будет значительно снижена, особенно за счет высоких разрывов. Для стабилизации высоты разрывов применяются неконтактные радиовзрыва­тели.