Почему большинство пушек нарезные, а танковые пушки гладкоствольные?
Гладкий ствол дает бОльшую начальную скорость снаряда. Для кинетических боеприпасов типа ОБПС это очень важно, а стабилизацию снаряда там обеспечивает оперение.
В принципе и кумулятивные снаряды "не любят" вращения.
Это связано с изменениями в типах стрелкового оружия.
В 50-60-е годы повсеместно начался переход на оперенные и активно-реактивные боеприпасы. В этом случае нарезка ствола пушки обеспечивающая "закрутку" снаряда для повышения точности его попадания оказалась не нужна. Кроме того — снаряды нового типа давали уменьшение толщины ствола и отдачу также влияющую на массу оружия.
Одако со временем в танковых пушках стали применять различные типы боеприпасов. Современные снаряды обеспечивают при обычном выстреле активное наведение на цель на конечном участке траектории.
Но в связи с повсеместным применением снарядов с ручным наведением, всё-же выгодней оказалась схема с универсальной пушкой — стреляющей как "обычными" бронебойными снарядами, так и запускаемыми через ствол пушки управляемыми ракетами.
Вот интересно
В чем принципиальная разница между стволом пушки танка и стволом карабина? За исключением приминяемого типа боеприпаса.
Не просто так, конечно. Вот я и спрашиваю, почему весь мир перешел на гладкоствольные стволы танков.
Гладкий ствол обеспечивает более плавный разгон снаряда по стволу. Т.е. при равном пороховом заряде нагрузки и на ствол на снаряд меньше, а скорости выше.
И еще из- за меньшей нагрузки и перепада давления собственные автоколебания гладкого ствола будут намного меньше чем нарезного, что лучше как для его ресурса так и для кучности.
Учитывая длину современных стволов танковых пушек в 50-70 калибров, уменьшение колебаний ствола при выстреле задача достаточно актуальная.
Хорошо забытое старое: почему на танки вернулись гладкоствольные пушки
Первые нарезные огнестрельные стволы появились еще в конце XV века. Как сами стволы, так и боеприпасы к ним были довольно сложны в изготовлении. Поэтому сотни лет они оставались скорее диковинкой, чем массовым вооружением, всерьез влиявшим на исход сражений. Но со второй половины XIX века артиллерийские парки начали насыщаться нарезными орудиями. Сказалось бурное развитие промышленности, которая теперь позволяла производить больше сложных устройств.
Основное преимущество нарезного ствола — точность стрельбы. Нарезы придают снаряду вращение, «подкручивают» его. Из-за этого он летит по куда более стабильной траектории.
Важно отметить, что это вращение не увеличивает характеристики дальности полета. Так, например, эффективная дистанция стрельбы пулями 12 калибра из гладкоствольного ружья составляет примерно 50−100 метров — точность зависит от конкретной пули и конкретного ружья. При этом физически она способна улететь на полтора километра — просто летит туда, куда получается, а не по предсказуемой траектории.
А чем плоха «нарезь»?
С самого начала танкостроения и до 60-х годов XX века в вооружении танков доминировали нарезные орудия. Со временем росли как толщина, так и прочность танковой брони. Чтобы ее пробивать, требовалось разгонять снаряды до все более высоких скоростей. Как правило, это достигалось за счет большей длины орудийного ствола и большего порохового заряда.
Но к середине XX века от такого способа стабилизации полета снаряда появилось больше проблем, чем пользы. Нарезы в стволе отрицательно влияли на скорость полета снаряда, увеличивая его трение о стенки ствола. Гладкий ствол тут куда эффективнее — потери скорости значительно меньше.
Кроме того, была проблема с подкалиберными снарядами. Чем дальше, тем больше увеличивалась их длина. В итоге за специфический внешний вид их прозвали «ломами». И должным образом «подкрутить» длинный «лом» при помощи нарезки с каждым разом становилось все сложнее.
Дальнейшее увеличение скорости выпущенных из нарезов снарядов вело к проблемам с кумулятивными боеприпасами. Принцип действия кумулятивного снаряда не такой, как с «классическими» бронебойными боеприпасами. Тут броню пробивает не удар металла, а сила узко направленного взрыва.
Фактически, неприятельская защита пробивается за счет высочайшего давления, созданного на очень узком участке. И в случае с нарезными стволами проблема как раз в том, что при слишком сильной «подкрутке» появляются трудности с формированием той самой узконаправленной струи. Об этом команда авторов по редакцией Валерия Григоряна написали в книге «Защита танков» (2007 г.).
Обеспечить стабильность
Все эти проблемы можно решать по-разному — британцы, например, до сих пор используют на своих танках нарезные орудия. Но практически все остальные перешли на гладкоствольные танковые пушки. Не только потому, что их применение решает все вышеозначенные проблемы, но и из-за того, что это повышает ресурс ствола. Нарезы — сущность куда более капризная, чем гладкий ствол, и гладкоствольные орудия служат значительно дольше. Да и в производстве они дешевле.
Но как же удалось решить проблему стабилизации полета снаряда с «гладким» стволом? Во-первых, за счет самых разнообразных оперений. Теперь именно они, а не вращение, удерживало снаряд на предсказуемой траектории. Во-вторых, за счет усложнения систем управления огнем, которые с каждым разом учитывали все больше параметров. Начиная состоянием текущей погоды и заканчивая износом орудия. Это позволяло вести точную стрельбу при меньшей стабильности боеприпаса.
Что интересно, создать первый в мире танк с мощной гладкоствольной пушкой получилось у наших соотечественников — им стал советский Т-62, гладкоствольное орудие которого обеспечило Советскому Союзу военное преимущество аж до конца 70-х годов. Подробнее об этом написано в книге Михаила Барятинского «Основной боевой танк Т-62. Первый в мире танк с гладкоствольной пушкой» (2022 г.).
О преимуществах гладкоствольных танковых пушек
В начале шестидесятых сразу в нескольких странах были созданы и внедрены перспективные гладкоствольные орудия. Такое вооружение имело целый ряд преимуществ перед существующими нарезными системами, и потому в кратчайшие сроки вытеснило их. Теперь подавляющее большинство танков – за очень редким исключением – оснащается именно гладкоствольными орудиями, позволяющими получать высокие огневые характеристики и боевые качества.
Широкому распространению гладкоствольных танковых орудий способствовали несколько основных факторов. Такие изделия имели ряд преимуществ перед нарезными пушками, связанных с технологиями изготовления, особенностями эксплуатации и боевым потенциалом в сочетании со снарядами разных типов. Благодаря этим факторам – несмотря на отставание в некоторых характеристиках – гладкоствольные пушки смогли почти полностью вытеснить своих нарезных конкурентов.
Существенный вклад в сложность изготовления орудийного ствола вносит процесс изготовления нарезов. Вне зависимости от конкретной технологии, изготовление нарезов заметным образом сказывается на сложности, продолжительности и стоимости производства ствола. Также возникает необходимость поиска оптимального сочетания материала и технологии, способных обеспечить производство стволов с приемлемой стоимостью.
Кроме того, наличие нарезов сказывается на прочностных характеристиках ствола и на ряде прочих его характеристик. Фактически такой ствол представляет собой трубу, ослабленную наличием внутренних нарезов. Таким образом, заданная прочность должна обеспечиваться соответствующей толщиной стенки ствола: от нареза до внешней поверхности. Это может приводить к необходимости применения более толстых стенок или составных конструкций.
Одним из главных параметров любой ствольной системы, в том числе танковой пушки, является т.н. дульная энергия – энергия, передаваемая пороховыми газами снаряду. В случае с танковыми пушками дульная энергия, прежде всего, отвечает за дальность стрельбы и показатели пробития брони цели. Достаточно давно было установлено, что гладкий ствол – как в теории, так и на практике – позволяет получить более высокие показатели дульной энергии в сравнении с нарезным. Прямым следствием такого преимущества оказывается повышение ресурса ствола при схожих характеристиках.
На энергию снаряда и ресурс ствола огромное влияние оказывает взаимодействие боеприпаса и нарезов. Ведущий поясок снаряда должен постоянно контактировать с нарезами, их гранями и полями между ними. Вследствие этого площадь контакта снаряда и ствола значительно увеличивается в сравнении с гладкоствольным орудием того же калибра. Совсем не трудно рассчитать, как именно изменяется взаимодействие орудия и снаряда при наличии или отсутствии нарезов.
Для примера и простоты вычислений возьмем гипотетическую танковую пушку калибром 100 мм, отдаленно напоминающую некоторые реальные орудия отечественного производства. Пусть ее нарезной вариант имеет 30 нарезов глубиной 1,5% калибра и такое же количество полей равной ширины. Несложный подсчет показывает, что периметр поперечного сечения канала ствола будет достигать почти 400 мм. Если же «расточить» гипотетический ствол до дна нареза, то при том же калибре 100 мм сечение канала будет иметь периметр лишь 314,15 мм – едва ли не на треть меньше.
Пропорционально геометрическим показателям поперечного сечения ствола должна изменяться площадь контакта со снарядом. От нее прямо зависит и сила трения, которая к тому же существенно увеличивается в связи с косонаправленным ходом нарезов. Трение, в свою очередь, приводит к постепенному стачиванию поверхности канала ствола и износу орудия. Точные показатели трения между нарезным стволом и снарядом также зависят от материалов ствола и пояска, давления в канале, ускорения и т.д. – для каждого образца танковой пушки они свои. В среднем сила трения в нарезном стволе может быть на 40-50 проц. выше, чем в гладком.
Несмотря на разницу точных параметров разных изделий, очевидно, что гладкоствольное орудие имеет определенные преимущества перед нарезным в части энергетики снаряда. Оно тратит меньше энергии на трение и эффективнее разгоняет боеприпас. При тех же показателях метательного заряда гладкий ствол повышает начальную скорость снаряда, от которой также зависят дальность стрельбы и бронепробиваемость.
Требования снарядов
Одной из главных предпосылок к разработке и внедрению гладкоствольных танковых и противотанковых пушек стали особые требования, предъявляемые перспективными бронебойными снарядами. Боеприпасы одних типов требовали отказаться от традиционного способа стабилизации за счет нарезов, тогда как другие нуждались в приросте дульной энергии за пределами возможностей нарезного ствола.
Еще в годы Второй мировой войны стали ясны перспективы кумулятивных бронебойных снарядов. Специальная боевая часть поражала цель за счет подрыва взрывчатого вещества, причем ее эффективность не зависела от скорости снаряда в момент попадания в цель. В послевоенный период развитие таких снарядов продолжилось, но вскоре конструкторы столкнулись со специфической проблемой. Существующие пушки не позволяли повысить параметры бронепробиваемости снаряда.
Первым решением проблемы центробежной силы стали специальные аэродинамические устройства, призванные замедлять вращение снаряда к моменту его попадания в цель. В дальнейшем общепринятым решением стало применение гладкоствольной пушки. Такое орудие не заставляет снаряд вращаться, и его стабилизация может обеспечиваться исключительно собственными аэродинамическими компонентами.
Рост толщины брони, а затем появление комбинированных бронепреград предъявляли особые требования к подкалиберным снарядам. Со временем стало очевидно, что перспективные боеприпасы такого рода смогут показывать более высокие характеристики именно при работе с гладкоствольными орудиями, тогда как ценность нарезных в этом контексте резко сократилась. Все это было связано, прежде всего, с требованиями относительно повышения дульной энергии
Гладкоствольное орудие не исключает потери на трение снаряда о канал ствола, но доводит их до минимальных значений. За счет этого появляется возможность передачи снаряду максимально возможных энергий, повышающих его боевые характеристики. Именно благодаря этому «Свинец» получает в стволе энергию более 7 МДж и способен показывать заявленные боевые характеристики.
Еще в середине семидесятых годов в боекомплект ряда отечественных танков были включены управляемые ракеты, запускаемые через ствол основного орудия 2А46. Управляемая ракета / активно-реактивный снаряд появилась слишком поздно, чтобы повлиять на ключевые аспекты развития советских танковых пушек. Однако наличие гладкого ствола в определенной мере облегчило разработку управляемого ракетного вооружения для новой модификации существующей пушки.
Проходя через гладкоствольное орудие-пусковую установку, управляемая ракета сохраняет изначальное положение и не вращается по крену с высокой скоростью. Это обстоятельство в разы упрощает создание автопилота и прочих систем управления. Кроме того, сокращаются требования и к бортовым приборам танка, отвечающим за применение ракетного оружия. Впервые в отечественной практике все эти возможности были использованы при создании комплекса управляемого вооружения (КУВ) 9К112 «Кобра» с ракетой 9М112, принятого на вооружение в 1976 году. Впоследствии был создан целый ряд новых ракет для танков.
Отдельно следует вспомнить комплекс 9К116 «Кастет», в состав которого входил унитарный выстрел 3УБК10 калибра 100 мм для гладкоствольных буксируемых противотанковых пушек МТ-12 «Рапира». Вместо снаряда в гильзе помещалась управляемая ракета 9М117. Позже была создана модификация КУВ «Кастет» для 115-мм гладкоствольных танковых пушек
Естественно, гладкоствольные орудия не лишены недостатков, и по некоторым характеристикам уступают нарезным. В связи с этим гладкий ствол до сих пор не смог полностью вытеснить нарезной из сферы танковых орудий. Впрочем, существуют методы, благодаря которым подобный разрыв сокращается, и в результате гладкоствольные пушки оказываются более эффективным оружием в сравнении с нарезными.
Прежде всего, недостатком гладкоствольных систем считается менее высокая точность огня. Стабилизация снаряда вращением, обеспеченным нарезами ствола, оказывается более эффективной, чем вращение за счет аэродинамических стабилизаторов. До определенного времени этот фактор имел особое значение и оказывал серьезное влияние на развитие бронетанковой техники и ее вооружений в разных странах.
К примеру, британские танкостроители в последние десятилетия использовали только нарезные орудия. Долгие годы одним из самых распространенных в мире танковых орудий была нарезная пушка 105-мм L7. Последней британской разработкой такого рода является орудие L30 калибра 120 мм, используемое на танках Challenger 2. Необходимо отметить, что точность была не единственным фактором, оказавшим влияние на выбор оружия для танков Великобритании. С пятидесятых годов на вооружении британской армии состоят бронебойно-осколочные снаряды со сминаемой головной частью (HESH). Эффективность таких боеприпасов больше зависит от точности орудия, чем от центробежной силы, создаваемой при вращении.
К настоящему времени проблема точности гладкоствольных орудий перестала влиять на боевую эффективность танков. Современные бронемашины оснащаются развитыми цифровыми системами управления огнем, способными обрабатывать массу различной информации. Они учитывают параметры цели, погодные условия, состояние снаряда и даже износ орудия, благодаря чему способны вырабатывать данные для точной стрельбы. Как следствие, параметры точности огня современных основных боевых танков уже не зависят от наличия или отсутствия нарезов в канале ствола пушки.
До шестидесятых годов прошлого века танки оснащались исключительно нарезными пушками, способными показывать требуемые характеристики. Дальнейшее развитие бронетехники и ее вооружений со временем привело к появлению и широкому распространению гладкоствольных систем. Всего за несколько десятилетий они стали настоящим стандартом в своей области и смогут сохранять такой статус в будущем.
Причиной успеха гладкоствольных вооружений в сфере танков стало наличие ряда характерных особенностей, позволяющих в известной мере упрощать и удешевлять производство с одновременным наращиванием всех основных характеристик. Схожее развитие нарезных систем было чрезмерно сложным либо вовсе невозможным, и гладкие стволы остались без реального конкурента, вскоре заняв свое нынешнее место.
Развитие танковых вооружений продолжается и предусматривает разные способы повышения всех основных характеристик. Изучаются увеличение калибра, создание новых снарядов и перспективных систем управления огнем. При этом в основе всех новых проектов остаются уже известные идеи и концепции. Прежде всего, продолжается развитие гладкоствольного направления. Таким образом, есть все основания считать, что танки отдаленного будущего – как и почти все современные боевые бронированные машины – будут иметь именно гладкоствольные орудия с повышенными характеристиками.