Мадемуазель Шнейдер vs. фройляйн Крупп. Часть 2. Ствольно-баллистическая
Интересная статья из жж Андрея Фирсова.
Текст Анатолия Сорокина
С этого момента практически всё переходит на инженерно-технико-конструктивную тематику, вступительная часть, где можно было и пофривольничать, закончена, так что оно если и будет, то по самому минимуму.
Начнём с баллистического решения ствольных групп 48-лин полевых гаубиц Круппа и Шнейдера. По состоянию на 1909 год оно задавалось следующими параметрами:
• Полная длина нарезной части ствола: 1262 мм для системы Шнейдера и 1255 мм для системы Круппа;
• Длина каморной части: 165 мм;
• Число нарезов: 36;
• Глубина нареза: 1,015 мм;
• Ширина нареза: 7,6 мм;
• Ширина поля нареза: 3,04 мм;
• Крутизна нарезки: переменная, прогрессивная на протяжении 7,5 клб, начиная с 4 градусов 21 минуты в начале нарезной части, заканчивая постоянной в 8 градусов 56 минуты в оставшейся части канала ствола, что соответствует длине хода нарезов в 20 клб;
• Масса фугасной «бомбы» (Ф-460У после введения индекса АУ в 1938 году): 22,94 кг;
• Начальная её скорость на наиболее мощном заряде: 335 м/с;
• Соответствующая им дульная энергия: 1287 МДж;
• Соответствующий им дульный импульс: 7682 кг*м/с;
• Максимальная её табличная дальнобойность: 7,7 км.
Сразу же приведём и данные по баллистическому решению после модернизаций этих систем: в 1930 году для гаубицы Шнейдера и в 1937 году для гаубицы Круппа:
• Полная длина нарезной части ствола: 1140 мм для системы Шнейдера и 1133 мм для системы Круппа;
• Длина каморной части: 287 мм;
• Число нарезов, их глубина, ширина и ширина поля остались неизменными;
• Крутизна нарезки отличается уменьшением прогрессивного участка со стороны каморы на 1 клб до 6,5 клб, по остальным параметрам без изменений;
• Масса осколочно-фугасной гранаты ОФ-462: 21,78 кг;
• Начальная её скорость на наиболее мощном заряде: 364 м/с;
• Соответствующая им дульная энергия: 1442 МДж;
• Соответствующий им дульный импульс: 7928 кг*м/с;
• Максимальная её табличная дальнобойность: 8,9 км.
Это баллистическое решение было разработано специалистами концерна «Крупп» по тактико-техническим требованиям со стороны ГАУ РИА и для своего времени превосходило практически все данные артиллерийских систем аналогичного класса. Например, состоящая на вооружении «райхсхера» кайзеровской Германии 105-мм лёгкая полевая гаубица le.FH.98/09 обладала максимальной дальнобойностью около 6,5 км, как и более поздняя британская 114-мм гаубица RO QF 4.5 inch howitzer, которая по ходу Первой мировой войны «засветилась» и в РИА как 45-лин полевая гаубица системы Виккерса. Без изменений оно перешло и на 48-лин гаубицу Шнейдера обр. 1910 г.
Прогрессивная крутизна нарезки была обусловлена в т. ч. по соображениям безопасности расчёта при ведении огня. Дело заключалось в том, что в тот период ещё не существовало универсальных осколочно-фугасных снарядов, а основными типами боеприпасов для полевых гаубиц были шрапнель для поражения открыто расположенной живой силы противника и фугасный снаряд для разрушения его инженерных сооружений полевого типа. В РИА последний называли «бомбой» согласно правилу: боеприпас массой менее пуда (16,4 кг) – граната, более – бомба. Для размещения наиболее возможного по массе разрывного заряда стенки у «бомбы» делали очень тонкими, что создавало риск её раскалывания в стволе от перегрузок при выстреле, когда она слишком быстро получала вращательное движение вокруг своей оси. Прогрессивный ход нарезов позволял плавно увеличивать приложенный к корпусу снаряда вращающий момент и избежать такого развития событий. Кроме того, с такой схемой нарезки меньшие нагрузки испытывал и ведущий поясок снаряда, что позволяло обходиться без особых мер, обеспечивающих его повышенную прочность. В немецкой терминологии фугасный снаряд такого устройства даже получил даже особый термин Minengeschoss (там такой подход широко практиковался) против «обычной нетонкостенной» Sprenggranate. В нашем военном лексиконе подобного не было, просто «бомба», которая по определению и так являлась фугасным боеприпасом. Особой тонкостенностью русские боеприпасы не отличались, но пришедшее из Германии баллистическое решение было готово работать и с ними.
Фугасный снаряд русского образца длиной 4 клб со взрывателем УГТ-2, получивший в 1938 году индекс АУ РККА Ф-460У. Масса его разрывного заряда из тринитротолуола (тротила, тола, ТНТ) составляет 4,8 кг
В качестве отступления в смежную тему стоит заметить, что фугасная бомба была по факту хорошо оптимизирована для разрушения не особо прочных сооружений: большой разрывной заряд хорошо подходил для «рыхления» не особо твёрдого грунта и поражения укрытой в фортификациях полевого типа живой силы противника, построенных с использованием подручных материалов вроде дерева. Но при попадании во что-то прочное – промёрзшую землю, скальную породу, железобетон, бронепреграду или даже толстую кирпичную стену такие боеприпасы либо раскалывались (особенно тонкостенные), либо рикошетировали, пока горел установленный в них замедлитель взрывателя. В результате он часто не успевал инициировать разрыв всего заряда, а то и вовсе выбивался из корпуса боеприпаса. Мгновенное действие у взрывателей фугасных бомб часто отсутствовало, да и смысла в нём особо не было опять же из-за мощного разрывного заряда, даже без его комбинации с тонкостенностью. Большое количество взрывчатки (4,8 кг у Ф-450У) дробило их корпуса на очень мелкие осколки, не обладающие достаточной убойной силой или очень быстро её утрачивающие. Баротравматическое поражение взрывной ударной волной у фугасных бомб было достаточно сильным, в радиусе нескольких метров от точки разрыва, но всё равно недостаточным для эффективного выведения из строя живой силы противника. Для сравнения, осколочное поражение у специализированного под него боеприпаса составляет не единицы, а многие десятки метров. Поэтому уже в 1920–30 -е годы в СССР были разработаны новые снаряды с несколько меньшим по массе разрывным зарядом (3,675 кг для ОФ-462), которые при соответствующей установке взрывателя обладают хорошим и осколочным, и фугасным действием.
Но вернёмся к нашим орудиям. «Железным» воплощением баллистического решения в них служит ствол и у обеих систем, несмотря на вроде бы единый скреплённый тип, он устроен по разному, даже без запирающего его затвора, о чём далее будет отдельный разговор.
Внешний вид сборки ствола 48-лин полевой гаубицы системы Круппа обр. 1909 г.
Внутреннее устройство ствола 48-лин полевой гаубицы системы Круппа обр. 1909 г.
Начнём с 48-лин гаубицы Круппа. Её ствол состоит из трубы, кожуха и трёх колец (соединительного, среднего и переднего). Кожух и кольца навинчивались на трубу в нагретом состоянии, причём схема их монтажа была продумана таким образом, чтобы препятствовать их свинчиванию после остывания всей сборки. С той же целью использовались стопоры, стопорные винты и шпонки. Кожух, переднее и среднее кольца имели захваты с бронзовыми вкладышами для скольжения по направляющим рёбрам люльки, промежутки между ними были закрыты листами из мягкой стали. Там же располагались маслёнки для смазки трущихся при накате и откате поверхностей вкладышей и направляющих рёбер. На кожухе был сделан выступ – т. н. «борода», с помощью которой он соединялся с тормозом отката. Как рудимент предыдущей эпохи наверху сборки крепились целик и мушка открытого прицела. Довольно сложная по устройству и в изготовлении конструкция, но исключающая перемещения своих компонент в процессе эксплуатации. Чего, судя по отсутствию упоминаний связанных с этим неисправностей в руководстве службы системы, не наблюдалось.
Внутреннее устройство ствола соответствует описанному выше решению: от дульного среза к казённой части его канал последовательно состоит из нарезной и каморной части с переходным коническим скатом между ними. Каморная часть в руководстве службы орудия иначе именуется патронником, хотя заряжание у него раздельно-гильзовое. За каморной частью располагается затворное отверстие (гнездо для клина) кожуха, за счёт чего полная длина ствола 48-лин гаубицы Круппа была несколько больше, чем у «шнейдеровского» конкурента. Дело заключается в том, что клин затвора у первой системы находится вне трубы ствола, в охватывающем его кожухе, а у второй поршень «прячется» в трубе и кожуху нет необходимости быть столь габаритным.
Труба и кожух ствола 48-лин полевой гаубицы системы Шнейдера обр. 1910 г.
Теперь посмотрим, как обстоят дела с конструкцией ствола у 48-лин гаубицы Шнейдера. Она проще, чем у «крупповского» конкурента: скреплённый ствол состоит из трёх деталей: трубы, кожуха и надульника. Кожух и надульник нагоняются на трубу в нагретом до 400 градусов Цельсия состоянии. После остывания они плотно обжимают её и получается ствол как единая сборка. Однако практика показала, что скрепление этих компонент только за счёт термического уступа недостаточно: имелись случаи сползания надульника с трубы. Другая связанная с ним проблема заключалась в его относительном сдвиге относительно трубы. Надульник после скрепления с трубой и остывания оставался несколько растянутым и удерживался в таком состоянии силой трения, а она варьировалась для разных стволов. Под действием выстрелов некоторые надульники, преодолевая силу трения, сокращались по длине и конец трубы выступал на 1 мм и более из конца надульника. Такое явление на боевые качества орудия не влияло, но иногда оно сопровождалось смещением трубы как единого целого вперёд, что приводило к тугому закрыванию затвора. Тут уже требовался заводской ремонт гаубицы.
Устройство ствола 6-дм крепостной гаубицы системы Шнейдера обр. 1909 г., аналогичное по своим компонентам ствола 48-лин полевой гаубицы системы Шнейдера обр. 1910 г. Обратите внимание на заточки на трубе в средней части (показаны красными стрелками), где на неё надевается сначала надульник, а потом и кожух. У 48-лин «младшей сестры» их не было, что могло приводить к взаимным перемещениям трубы, надульника и кожуха относительно друг друга
Интересно, что в 6-дм крепостной гаубице системы Шнейдера обр. 1909 г. с точно таким же устройством ствола разработчик применил ряд мер (заточки на трубе и кожухе) для воспрещения взаимного перемещения компонент ствола, а в её «младшей сестре» по калибру и времени создания это сочли ненужным. Здесь французы откровенно схалтурили, но их недоделку устранили уже в СССР. При модернизации уже построенных 122-мм гаубиц обр. 1910 г. в системы обр. 1910/30 гг. надульник зафиксировали на трубе стопорами-пробками, у вновь изготовленных орудий последнего типа со скреплёнными стволами ввели винтовую нарезку на трубе и надульнике, исключающую его сползание. И, наконец, когда 122-мм гаубица обр. 1910/30 гг. уже была по сути «живым ископаемым», для неё разработали и запустили в серию ствол-моноблок без кожуха и надульника. Эксплуатационные проблемы к тому моменту уже были успешно решены, но такое усовершенствование системы, которой в валовом производстве осталось совсем немного, было вовсе не бесполезным. Проделанная работа позволила инженерам и технологам «Уралмаша» справиться с новой технологией изготовления стволов для перспективной 122-мм гаубицы М-30, идущей на смену совсем уже старенькой мадемуазель Шнейдер и, кстати, многое от неё перенявшей. Скреплённый ствол для М-30 не предусматривался изначально (кожух у её ствола него есть, но он не участвует в восприятии нагрузок от выстрела), а стволы-моноблоки надо ещё уметь выделывать, с чем на «Уралмаше» какое-то время были проблемы.
Устройство канала ствола 48-лин гаубицы Шнейдера было идентично таковому у «крупповского» конкурента, но за одним важным исключением. Так как затвор у неё поршневой, то после каморной части канала (в руководстве службы орудия нигде патронником не называется, почему-то) следует затворная с двумя нарезными и двумя гладкими секторами для прохода и сцепления с аналогичными секторами поршня затвора. Кожух посредством двойной гребёнки сцеплялся с салазками лафета, в которых располагаются противооткатные устройства.
В общем, подводя итог этой части: баллистика, предложенная фирмой «Крупп», была очень хорошей для своего времени, со значительным модернизационным потенциалом, а реализующий её ствол был тщательно продуман и не имел проблем в эксплуатации. Фройляйн ведёт 1:0 у мадемуазель. Однако «немка» пропускает встречный удар: технологически «шнейдеровская» сборка ствола конструктивно проще, нет такого количества деталей и их механической обработки и, будь нарезка на трубе и надульнике изначально, именно он смотрелся бы предпочтительнее. Та же живучесть в 12000 выстрелов на полном заряде, та же баллистика. Но проблемы со смещением компонент по состоянию на 1910 год были, так что «технологический» ответ всё же по этой части лишь выравнивает счёт – 1:1. В следующей части мы закончим рассмотрение ствольных групп соперниц истинным «холиваром»: что лучше, поршневой или клиновой затвор?
