Лабораторная работа №1 (4 часа). Конструирование фугасных снарядов Содержание занятия

Фугасные снаряды в основном предназначаются для стрельбы по небетонированным оборонительным сооружениям: окопам, дерево-земляным (ДЗОТ) и дерево-каменным огневым точкам, наблюдательным пунктам, и т. п. Кроме того, фугасные снаряды крупных калибров могут применяться совместно с бетонобойными снарядами для стрельбы по бетонированным оборонительным сооружениям (ДОТ) главным образом для снятия земляной насыпи с последних. Стрельба на рикошетах фугасными снарядами может с успехом применяться для проделывания проходов в минных полях.

Фугасные снаряды используют для поражения самоходных установок, стартовых площадок тактических и оперативно-тактических ракет, аэродромов, морских судов, береговых укреплений, разрушения проволочных, минных и других заграждений. При необходимости фугасные снаряды могут применять против открыто расположенной живой силы и танков противника. Фугасные снаряды применяют в наземной и морской артиллерии крупного калибра, отдельные образцы специальных фугасных снарядов малого и среднего калибра находят применение в зенитных, морских и авиационных пушках.

Фугасные снаряды действуют разрушительной силой газов разрывного заряда и частично силой удара в преграду. В соответствии с этим могущество фугасного снаряда определяется весом и качеством ВВ, заключенного в его оболочке, что и определяет основное требование, предъявляемое к таким снарядам.

Увеличение могущества фугасных снарядов в пределах одного калибра возможно путем увеличения емкости каморы для разрывного заряда и применения более мощного ВВ. Объем каморы снаряда можно увеличить удлинением цилиндрической части снаряда и уменьшением толщины его стенок.

Однако длина цилиндрической части ограничена общей длиной снаряда, обусловленной его устойчивостью на траектории. Тем не менее длинная цилиндрическая часть, доходящая в отдельных образцах до 3 калибров, является характерной особенностью фугасных снарядов.

Уменьшение толщины стенок оболочки фугасного снаряда ограничено требованием его прочности при выстреле; в связи с этим применение фугасных снарядов в мортирах и гаубицах является более выгодным, нежели в пушках, благодаря высоким давлениям, развивающимся в последних при выстреле.

Основные линейные и весовые характеристики фугасных снарядов наземной артиллерии приведены в таблице 1, где d – калибр,  _ВВ и q – веса разрывного заряда и снаряда соответственно.

Таблица 1 – Основные характеристики фугасных снарядов наземной артиллерии

Характеристики	Снаряды
	пушечные	гаубичные	мортирные
Толщина стенки , калибров	1/6 – 1/8	1/8 – 1/10	1/10 – 1/15
Коэффициент наполнения   ВВq, %	10 – 15	до 20	до 25
Относительный вес разрывного заряда C = ВВ/d3,кг/дм3	до 2,0	2,0 – 2,5	2,5 – 3,0
Относительный вес снаряда Cq = q/d3, кг/дм3	12 – 14	10 – 12	8 – 10

Фугасные снаряды обладают наиболее тонкостенными оболочками, высоким коэффициентом наполнения, высоким относительным весом разрывного заряда и малым относительным весом снаряда. Значение C_ служит основным показателем совершенства конструкции фугасного снаряда.

По конструктивному оформлению фугасные снаряды наземной артиллерии средних калибров бывают цельнокорпусными, с привинтной головкой или ввинтным дном и очком под головной взрыватель, а снаряды крупных калибров — со сплошной головной частью, ввинтным дном и очком под донный взрыватель или с привинтной головкой и ввинтным дном и очком под головной взрыватель.

Снаряды крупных калибров, кроме того, могут иметь два очка: под головной и донный взрыватели; применением двух взрывателей обеспечиваются безотказность действия и полнота разрыва снаряда.

Применение фугасных снарядов в наземной артиллерии целесообразно лишь в орудиях ка­либра от 120 мм и выше, так как незначительный вес разрывного заряда снарядов меньшего ка­либра не обеспечивает разрушения даже самых легких полевых укрытий.

В настоящее время в артиллерии средних калибров фугасные снаряды почти полностью вытеснены осколочно-фугасными, значительно упрощающими боевое питание артиллерии.

Старые фугасные снаряды сохранились лишь на вооружении, производство же фугасных снарядов средних калибров прекращено почти во всех странах.

Для приведения фугасных снарядов наземной артиллерии в действие у цели применяются головные и донные взрыватели с одной-тремя установками: на мгновенное (осколочное), инерционное (фугасное) и замедленное действие. Применение взрывателей с установками на инерционное и замедленное действие имеет целью обеспечить необходимое углубление снаряда в преграду до момента его разрыва для получения необходимого фугасного действия. Донные взрыватели обычно имеют установки на инерционное и одну или две установки на замедленное действие.

г

Рисунок 1 – Фугасный 203-мм недальнобойный снаряд Ф-625 (а), 203-мм дальнобойный снаряд Ф-625Д (б), 203-мм снаряд Ф-643 (в) и 203-мм дальнобойный снаряд: 1 – ведущий поясок; 2 – разрывной заряд; 3 – корпус снаряда; 4 – привинтная головка; 5 – запальный стакан; 6 – головной взрыватель; 7 – шашки дополнительного детонатора

По элементам внешнего очертания пушечные фугасные снаряды имеют дальнобойную форму, снаряды к гаубицам и мортирам – недальнобойную форму (рисунок 1). Снаряды снабжены привинтной головкой, а в отдельных случаях – ввинтным дном. Для обеспечения должной прочности при ударе и проникании в различные преграды корпуса изготовляют из стали, иногда со специальными легирующими присадками для повышения прочностных характеристик материала.

Снаряды снаряжают литым тротилом или его сплавом с более мощными ВВ (гексогеном) и снабжают дополнительным детонатором в разрывном заряде, который помещают в запальный стакан. Плотность литого тротила составляет _ВВ = 1,54–1,59 г/см³.

Корпуса снарядов изготавливают из хромистых сталей марок 45Х и 45Х2, а привинтные головки – из хромистой или углеродистой снарядной стали. На корпусе крепят один–три ведущих пояска. Снаряды снаряжены тротилом методом заливки в камору.

Влияние формы оболочки снаряда по наружному очертанию на дальнобойность сказывается непосредственно и находит математическое выражение в коэффициенте формы i, входящем в фор­мулу для баллистического коэффициента. Кучность боя снарядов зависит от их размеров, распределения масс в снаряде и правильности ведения по каналу ствола, зависящей от устройства ведущей части снаряда. Кроме того, наружное очертание снаряда в конечном счете определяет емкость каморы и, следовательно,– влияет на могущество действия снаряда по цели.

Вопрос, о выборе наивыгоднейшей в баллистическом отношении формы снаряда не поддается простому математическому анализу, так как баллистика еще не в состоянии дать прямой функциональной зависимости между наивыгоднейшей формой и размерами отдельных элементов снаряда и его скоростью.

Поэтому вопрос о выборе наивыгоднейшей формы снаряда решается на базе накопленного опытного материала, который позволяет функциональную зависимость между элементами формы снаряда и его начальной скоростью выразить в виде графика, приведенного на рисунке 2.

На графике прямая 1—1 ограничивает полную длину снаряда, прямая 2—2 ограничивает, с одной стороны, длину головной части, а с другой – длину цилиндрической части, и прямая 3—3 ограничивает длину цилиндрической и запоясной частей снаряда.

График показывает, что с возрастанием начальной скорости увеличиваются общая длина снаряда и длина головной части, а длина цилиндрической и запоясной частей уменьшается.

Необходимость заострения головной части снаряда с увеличением его скорости диктуется

Рисунок 2 – Элементы очертания дальнобойных снарядов в зависимости от начальной скорости

тем, что головное сопротивление воздуха непрерывно возрастает с увеличением скорости снаряда, тогда как донное сопротивление воздуха, обусловленное его разрежением позади снаряда, достигает своего предельного значения при скорости около 700 м/с, когда за дном снаряда образуется почти вакуум. При относительно малых скоростях донное сопротивление имеет существенное значение в общем сопротивлении воздуха, что и вынуждает делать запоясную часть удлиненной с сильно выраженным конусом.

В соответствии с этим при начальных скоростях снарядов, больших 900 м/с, с целью упрощения производства и снаряжения запоясную часть некоторых современных снарядов делают ци­линдрической формы.

Применение конической запоясной части в снарядах, начальные скорости которых не превышают 300 м/с, нерационально, так как выигрыш в дальности при этом невелик, а производство таких снарядов усложняется.

Элементы очертания головной и запоясной частей снарядов в зависимости от начальной скорости приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Элементы очертания головной части снаряда

Начальная скорость, м/с	Длина головной части	Радиус очертания 
	калибры
до 400	до 1,5	до 3
400–500	до 2,5	до 8
500–600	до 3,0	до 10
600–800	до 3,2	до 15
свыше 800	до 3,5	от 15 и выше

Таблица 3 – Элементы очертания запоясной части снаряда

Начальная скорость, м/с	Полная длина	Длина цилиндра	Длина конуса
	калибры
до 500	0,8	0,15	0,65
500–800	0,6	0,15	0,45
свыше 800	0,5	0,15	0,35

Форма вершины снаряда может быть острой или с притуплением до 10–15 мм в диаметре. При наличии головного взрывателя форма вершины определяется его очертанием.

Образующая головной части снаряда бывает в виде прямой, дуги окружности и сочетания отрезков этих линий.

Следует отметить, что рекомендации по выполнению наружного очертания распространяются на все типы артиллерийских снарядов. Максимальная длина снаряда L_сн, стабилизированного вращением в нарезах канала ствола, не превышает 5,5 калибров.

Ведущая часть снаряда состоит из ведущих поясков и центрующих утолщений. Центрующие утолщения предназначаются для центрирования и правильного ведения снаряда по каналу ствола. Колебания снаряда при движении по каналу ствола ухудшают кучность боя и вызывают появление отпечатков полей нарезов на оболочках снарядов.

Ведущий поясок назначается для придания снаряду вращательного движения, для фиксации его положения в канале ствола при заряжании и для обтюрации пороховых газов при выстреле. При отсутствии нижнего центрующего утолщения ведущий поясок обеспечивает центрирование нижней части снаряда. Ведущий поясок является ответственной деталью снаряда, так как его конструкция и материал при прочих равных условиях в конечном счете определяют дальнобойность и кучность боя снарядов, а в отношении эксплуатации артиллерийского орудия – его живучесть.

При врезании ведущего пояска в нарезы ствола на пояске образуются выступы, заполняющие нарезы в канале ствола, и углубления, соответствующие полям нарезов. Снаряд может пойти в канале ствола, строго следуя по его нарезам, а следовательно, приобрести необходимую угловую скорость только в том случае, если выступы на его пояске выдержат давление на них боевых граней нарезов, т. е. если они не будут смяты или срезаны при движении снаряда по каналу ствола.

Рисунок 3 – Схема ведущего пояска

Наружный диаметр ведущего пояска (рисунок 3) делается больше диаметра канала ствола по нарезам и определяется по формуле

,

(1.1)

где d – калибр;

t – глубина нареза;

 – значение форсирования пояска на радиус.

Форсирование ведущих поясков современных снарядов колеблется в пределах от (0,0009–0,012)d. Влияние величины форсирования на орудие и снаряд двоякое. Увеличенное форсирование, c одной стороны, ускоряет износ канала ствола и повышает радиальное давление на оболочку снаряда под пояском, а с другой стороны, препятствует повороту пояска относительно корпуса снаряда при выстреле и улучшает условия работы пояска в орудиях с изношенным каналом ствола. Абсолютные и относительные значения форсирования снарядов для некоторых орудий приведены» и таблице 4.

Таблица 4 – Глубина нарезов орудий и форсирование поясков снарядов, мм

Орудия	t	2
76-мм пушки	0,76	0,41
85-мм зенитная пушка	0,85	0,4
107-мм пушки	1,0	0,47
122-мм гаубицы и пушки	1,015	0,75
152-мм гаубица обр.30 г.	1,25	1,0
152-мм гаубица обр.38 г. и гаубица-пушка	1,5	0,5
203-мм гаубица	2,0	0,2

Для увеличения площади общей рабочей поверхности ведущего пояска желательно увеличение числа и глубины нарезов в орудии в пределах, допускаемых их прочностью и требованием живучести орудия.

Рисунок 4 – Варианты ведущих поясков

Во избежание образования бахромы пояски снабжаются, помимо переднего, задним коническим скатом и иногда кольцевыми канавками, служащими для заполнения их металлом пояска при врезании в нарезы. Некоторые пояски снабжаются буртиком, увеличивающим форсирование пояска и обеспечивающим лучшее заклинивание снаряда в канале ствола при заряжании орудия. Формы сечений ведущих поясков приведены на рисунке 4.

Ведущие пояски крепятся на корпусе в канавках, имеющих форму ласточкина хвоста (рисунок 3), и сравнительно очень редко – в канавках с боковыми гранями, перпендикулярными к поверхности корпуса. Глубина канавки под ведущий поясок s обычно составляет

.

(1.2)

Ширина ведущего пояска точно определяется расчетом и ограничивается по требованиям баллистики величиной 20 мм для снарядов малых и крупных калибров и 25–30 мм – для крупных калибров. Если расчет показывает более широкий поясок, то прибегают к установке двух поясков.