2.5.1  Призначення, будова та дія осколкових, фугасних та осколково-фугасних снарядів

 

Осколкові, фугасні та осколково-фугасні снаряди за своїм складом аналогічні і відрізняються в основному товщиною стінок корпусу і масою розривного заряда. Такі снаряди складаються із таких основних елементів: корпусу, розривного заряда, підри-вника (рис. 2.6).

Корпус снаряда має нарізне вічко або пригвинтну головку з нарізним вічком під підривник. Корпус фугасних снарядів виготовляється з міцної сталі, а осколкових – з крихкої сталі або сталистого чавуну. Корпус осколково-фугасних снарядів виготовляється з міцної, але в той же час крихкої сталі.

Розривний заряд виготовляється з бризантних вибухових речовин: стале¬вих снарядів, як правило, з тротилу або флегматизованого гек-согену, а снарядів сталевого чавуну – із сплаву тротилу з динітронафталіном або із амотолу з тротиловою пробкою. Спорядження здійснюється методом заливки, пресування або шнекування.

Комплектуються ці снаряди голов-ними ударними підривниками або диста-нційними підривниками. Стрільба може вестись з установками їх на миттєву, інерційну, уповільнену або дистанційну дію. Правильне поєднання механічних якостей матеріалу корпусу, кількості і могутності вибухової речовини розривно-го заряда, а також вибору типу підривника та його установки забезпечується за інших рівних умов отримання максимальної мо-гутності дії снарядів біля цілі.

Основні конструктивні характери-стики таких снарядів наведені в табли-    ці 2.2.

 

 

Наведені характеристики свідчать про те, що фугасні снаряди мають найбільш короткі і тонкостінні корпуси, високий коефіцієнт наповнення, характеризуються порівняно високими відносними масами розривного заряда і малими відносними масами снарядів, що особливо властиво гаубичним фугасним снарядам; осколкові снаряди відрізняються від фугасних протилежністю їх характеристик, а характеристики осколково-фугасних снарядів займають проміжне значення між ними.

Дія осколково-фугасних снарядів складається з ударної, осколкової і фугасної. Перевага того або іншого виду дії снаряда зумовлюється його типом і призначенням.

Фугасні снаряди призначені головним чином для руйнування небетонованих польових споруд силою ударів і газів, а також для знищення живої сили, вогневих засобів і бойової техніки у місцях їх зосередження. Вони застосовуються тільки для ударної стрільби з гармат крупних калібрів (152-мм і вище).

Осколкові снаряди призначені головним чином для знищення живої сили осколками корпусу, а також для подавлення вогневих засобів, артилерії та руйнування легких польових укриттів; вони застосовуються для ударної стрільби, стрільби на рикошетах і дистанційної стрільби з гармат малого та середнього калібрів.

Осколково-фугасні снаряди є уніфікацією фугасних та осколкових снарядів і призначені для руйнування польових оборонних споруд противника силою удару та газів розривного заряда і знищення живої сили і бойової техніки противника осколками корпусу снаряда. Вони застосовуються в гарматах малих та середніх калібрів.

Розглянемо види дії різних типів снарядів.

Ударна дія полягає в пробиванні перешкоди або в прониканні снаряда у перешкоду за рахунок кінетичної енергії, яку він має в момент зустрічі з ціллю.

,           (2.1)

Визначальним фактором при ударній дії є кінетична енергія снаряда, яка при його зустрічі з перешкодою витрачається в основному на деформацію або руйнування снаряда, струс та нагрів середовища і снаряда. У фугасних, осколково-фугасних, бетонобійних та каморних бронебійних снарядів найчастіше ударна дія поєднується з фугасною, осколковою та запалювальною дією. Ударна дія є єдиною для снарядів, які не мають спорядження, наприклад, для бронебійних підкаліберних снарядів. Для каморних бронебійних снарядів і для бетонобійних снарядів ударна дія є основною, а для осколково-фугасних та фугасних снарядів вона забезпечує вибух снарядів в оптимальній точці перешкоди.

Ударна дія характеризується товщиною перешкоди, яка пробивається снарядом або глибиною проникнення в неї. Для визначення глибини проникнення снаряда в перешкоду найбільш поширена формула Березанського

 

,   (2.2)

       де        q   - маса снаряда, кг;

                  d    - калібр снаряда, мм;

           Vc   - кінцева швидкість снаряда у момент зустрічі з    переш-кодою, м/c;

                     - кут від нормалі до перешкоди;

             - коефіцієнт форми снаряда, що залежить від довжини                    його головної частини, так:

при          LГ = 1,5          = 1;

при          LГ = 2,5         = 1,3;

     Кп - коефіцієнт, що характеризується властивостями перешкоди, так:

                                               для крихкого ґрунту            – ,

для щільного ґрунту– ,

                               для кам'янистого ґрунту – .

Із формули випливає, що глибина проникнення снаряда зростає зі збільшенням довжини головної частини, кінцевої швидкості, відношення маси до квадрата калібру або, те саме, коефіцієнта поперечного навантаження снаряда і зі зменшенням міцності перешкод та кутів зустрічі з ними. Глибина проникнення у ґрунт середньої щільності 122-мм осколково-фугасних снарядів гаубиці    М-30 при стрільбі на повному заряді на дальність 10 км становить 1,6м. Крім перелічених факторів, на глибину проникнення снаряда можуть впливати умови його зустрічі з перешкодою, час дії підривника, міцність корпусу снаряда та інші фактори.

Так, при кутах зустрічі з перешкодою більше 50 траєкторія снаряда в ній стає криволінійною, причому снаряд намагається вийти з перешкоди і при кутах падіння Qс менше 30 відбувається рикошет. При кутах падіння менше 10 снаряд рикошетує, не заглиблюється в ґрунт, залишаючи на поверхні землі слід у вигляді рівчака.

Явище рикошету використовується при стрільбі для отримання повітряних розривів снарядів з метою підвищення їх осколкової дії.

Осколкова дія полягає в ураженні цілі осколками, які виникають при розриві оболонки снаряда і мають певну масу, швидкість і напрямок руху. Уражаючим фактором осколкової дії є кінетична енергія осколка або спеціального вражаючого елемента.

,           (2.3)

Осколкова дія відрізняється від ударної тим, що від моменту розриву снаряда до моменту ураження цілі осколок повинен пройти деякий шлях у просторі.

Кінетичну енергію осколок отримує при подрібненні корпусу снаряда за рахунок енергії вибуху розривного заряду.

 

 

При вибуху на внутрішню поверхню корпусу снаряда діє тиск у 100–300 кг/см2 продуктів вибухового перетворення, які розривають корпус на осколки та надають їм імпульс сили. При цьому швидкість розльоту осколків становить 1000–1500 м/с. Для ураження цілі необхідно, щоб осколок був убійним.

Убійним осколком для ураження живої сили є осколок масою   4–5г, що має убійну енергію в 1•106 дж/м2. Осколкова дія є основною для осколкових та осколково-фугасних снарядів при установці підривника  на миттєву дію. Осколкову дію мають також фугасні, бетонобійні, бронебійні та кумулятивні снаряди.

Осколкова дія снаряда характеризується числом убійних осколків N, убійним інтервалом  Rуб  і величиною площі зони ураже-ння  Sур.

Загальна кількість осколків при розривах снарядів різного калі-бру наведена в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3 - Кількість осколків при розриві снарядів

Калібр снаряда, мм              Число осколків масою

                від 1 до  4 г            від 4 г і більше

100          900–1200               450–550

122          1000–1500             600–850

152          1800–2200             900–1300

 

Розподіл осколків за групами характеризується таблицею 2.4.

Таблиця 2.4 - Розподіл осколків

Межі маси осколків, г          1–2          2–4          4–8          8–20        20–100    Більше100

Число осколків, %                25            21            20            18            11            5

 

                Розрахунок числа осколків звичайно проводять за формулою Юстрова:

,               (2.4)

де         – коефіцієнт, який залежить від властивості ВР:

для тротилу  = 46,

для амотолу  = 30;

                – маса вибухової речовини, г;

    d          – калібр снаряда, см;

 пцв   – межі пропорційності та тимчасового опору, Н/м2;

             – відносне подовження металу, %;

             – коефіцієнт, який залежить від відношення мас

                   заряду і снаряда:

при  вв = 7%      = 1,8;

при  вв = 15%    = 1,4.

Із формули випливає, що кількість осколків збільшується зі збільшенням калібру снаряда, могутності вибухової речовини, коефіцієнта наповнення снаряда і зі зменшенням міцності та в'язкості металу корпусу. Очевидно, що кількість осколків суттєво залежить від конструкції снаряда. Для одержання осколків заданої маси і форми іноді на поверхні корпусу наносять насічку.

Розподіл осколків у просторі залежить від форми снаряда і умов зустрічі його з ціллю. У статичних умовах підриву снаряда осколки розлітаються по нормалі до його зовнішньої поверхні. При цьому основний потік осколків від циліндричної частини спрямо-ваний перпендикулярно до осі снаряда, що становить 80% усіх осколків. Решта осколків від головної та донної частини спрямовується уздовж вісі снаряда, що становить прибли-зно 10%. В польоті осколки будуть трохи відхилятися від напрямку польоту снаряда.

Убійний інтервал визначається за емпіричною формулою

 

          ,        (2.5)

   де  qocк  - маса осколка, гр;

         Vocк  - швидкість осколка стосовно швидкості снаряда:

                     Vоск = 1000…1500 м/c;

                     Vуб     - швидкість осколка, при якій ціль уражається:

                     Vуб   = 200 м/c.

Серед умов зустрічі снаряда з ціллю найбільше значення має його положення стосовно цілі у момент розриву. Найбільш вигідним буде таке положення снаряда, при якому основний пучок осколків спрямований до цілі.

Величина площі зони ураження при ударній стрільбі буде максимальною при зустрічі снаряда по нормалі з поверхнею землі, оскільки розліт основного пучка осколків буде уздовж поверхні землі, що є вигідним для ураження відкрито розміщеної живої сили. Для ураження живої сили, укритої в траншеях, більш ефективною буде стрільба на рикошетах з висотою розривів 3–6м, а укритої за протилежними схилами – дистанційна стрільба з висотою розривів 10–12м.

Ефективність осколкової дії залежить також від часу і одноманітності дії підривників. При низькій чутливості або великих відхиленнях у часі дії від розрахункового часу підривників снаряди встигають заглибитися в перешкоду на значну глибину, що знижує їх осколкову дію. Так, при ударній стрільбі 122-мм осколково-фугасними снарядами на твердому ґрунті площа ураження буде прямокутної форми розмірами 40м по фронту і 8м у глибину при глибині воронки в            15–20 см. При збільшенні глибини воронки до 35–50 см площа ураження, а, отже, і осколкова дія снаряда знижуються приблизно в 2 рази.

При дистанційній і рикошетній стрільбах неодноманітність часу дії підривників призводить до відхилень точок розривів снарядів від оптимальної висоти розриву, чим знижується ефективність осколкової дії, особливо за рахунок високих розривів при дистанційній стрільбі. Для стабілізації висоти розривів при дистанційній стрільбі використовують неконтактні радіопідривники.

Таким чином, висока осколкова дія снарядів досягається:

раціональною будовою снарядів: правильним вибором вибухової речовини і металу корпусу, співвідношення між масами розривного заряда і корпусу, а також забезпеченням оптимального дроблення корпусу снаряда;

застосуванням високоякісних і стабільних у дії підривників;

знаходженням оптимальних умов стрільби.

Фугасна дія полягає в зміщенні і руйнуванні оборонних споруд, будов і бойової техніки за рахунок енергії вибуху.

Для отримання найбільшої фугасної дії снаряд до моменту вибуху повинен заглибитись у перешкоду на деяку оптимальну глибину, а тому фугасній дії передує ударна дія снаряда.

Уражаючими факторами фугасної дії є ударна хвиля і продукти вибуху, які поширюються у середовищі на всі сторони від точки вибуху.

При розширенні сильно стиснених і нагрітих продуктів вибуху вони прямують у бік найменшого опору середовища до поверхні перешкоди. У результаті цього ґрунт викидається на поверхню з утворенням конусоподібної воронки, розмір якої характеризується глибиною hв і радіусом r. При r=hв воронку прийнято називати нормальною, при  r hв – мілкою і при  r hв – глибокою.

 

Навколо точки розриву снаряда в ґрунті розрізняють три зони:

І- сфера стиснення – з радіусом Rст, що дорівнює декільком калібрам снаряда, в цій зоні ґрунт зміщується і ущільнюється;

ІІ- сфера руйнування – з радіусом Rp, в якій поширюється сильна ударна хвиля, що викликає порушення зв'язків між частинками ґрунту і призводить до утворення в ньому тріщин і до руйнування оборонних споруд;

ІІІ - сфера струсу – з радіусом Rc, в якій послаблена ударна хвиля викликає тільки коливальний рух частин ґрунту без руйнування міцних споруд.

Фугасна дія є основною для фугасних, бетонобійних і осколково-фугасних снарядів при встановленні підривника на фугасну дію. Для кумулятивних, осколкових і каморних бронебійних снарядів вона буде додатковою.

Фугасна дія снаряда характеризується радіусом руйнування Rp і об'ємом викинутого ґрунту Wв.

Радіус руйнування визначається за емпіричною формулою

 ,         (2.6)

де  Кр – коефіцієнт, що залежить від властивостей середовища:

для пухкого ґрунту                              – Кр = 1,07,

для кам'янистого ґрунту      – Кр = 1,0.

                    -    маса розривного заряду, кг

З формули видно, що радіус руйнування збільшується зі збі-льшенням маси розривного заряда, а отже, для однотипних снарядів зі збільшенням калібру і зменшується із зростанням міцності середовища.

Для 122-мм і 152-мм осколково-фугасних снарядів – радіус руйнування в ґрунті середньої міцності відповідно дорівнює  1,65 м  і 2,03 м.

Об'єм воронки залежить від маси розривного заряду і заглиблення снаряда в момент вибуху. Практично сучасні фугасні і осколково-фугасні снаряди викидають у середньому на 1 кг вибухової речовини 1,2–1,5 м3 ґрунту. Зі збільшенням заглиблення снаряда воронка стає глибокою, і її об'єм зменшується. При досить глибокому заглибленні відбувається камуфлет – підземний розрив снаряда без утворення воронки. Розрив снаряда на оптимальній глибині забезпечується встановленням підривника на певний час дії. Таким чином, вибух фугасного і осколково-фугасного снаряда супроводжується утворенням воронки і струсом ґрунту, що й викликає руйнування і обвали польових оборонних споруд. Фугасна дія по броньованих цілях приводить до заклинювання, зриву і перекидання башт, руйнування зварки і механізмів за бронею, вибуху боєкомплектів танків і САУ.