Lufa zwężona: zapomniana gałąź niemieckiej artylerii przeciwpancernej
7,5 cm Pak 41 (Panzerabwehrkanone 41)
W konwencjonalnym armacie pocisk pokonuje większość drogi w dół lufy pod malejącym ciśnieniem. Materiał pędny spala się w ciągu pierwszych centymetrów, gazy zaczynają się rozprężać, a objętość za pociskiem rośnie szybciej, niż sam pocisk może przyspieszyć pod ich wpływem, a zanim dotrze do wylotu lufy, przyspieszenie jest już wynikiem bezwładności. Czy możliwe jest zwężenie pocisku w trakcie jego lotu, aby ciśnienie utrzymywało się dłużej? W 1932 roku niemiecki inżynier Hermann Gerlich odpowiedział: tak. Wtedy zaczyna się zabawa. historia pomysł inżynieryjny, który działał doskonale, dopóki nie przerwał go niedobór surowców i logika produkcji masowej.
Geometria jako akcelerator: co wynalazł Gerlich
Gerlich nie był konstruktorem wojskowym. W latach dwudziestych XX wieku pracował nad karabinami myśliwskimi, szukając sposobu na przyspieszenie pocisków do prędkości nieosiągalnych dla konwencjonalnych karabinów. Pomysł, który wymyślił, opatentowany w 1932 roku, był prosty: lufa powinna zwężać się od komory zamkowej do wylotu lufy, a pocisk powinien mieć miękkie pierścienie, które będą się ściskać w trakcie lotu. Jego karabiny myśliwskie nie odniosły sukcesu komercyjnego: były zbyt drogie i zbyt kapryśne. Ale patent pozostał.
Pocisk Gerlich do luf stożkowych
Pod koniec lat 1930. XX wieku idea ta odżyła już w logice wojskowej. Aby zrozumieć tę zaletę, należy pamiętać o dwóch rzeczach. Po pierwsze, ciśnienie w lufie po wypaleniu się ładunku miotającego spada wraz z ruchem pocisku do przodu, objętość za nią wzrasta, a gazy się rozprężają. W lufie stożkowej objętość ta rośnie wolniej, pocisk zwęża się wzdłuż toru lotu, a przestrzeń przedpociskowa rozszerza się wolniej niż w cylindrycznej rurze o tej samej średnicy w komorze zamkowej. Ciśnienie utrzymuje się na wyższym poziomie przez dłuższy czas.
Drugim czynnikiem jest wytrzymałość lufy. Ściany komory zamkowej są grube i wytrzymują wysokie ciśnienie gazu pędnego; wylot lufy ma mniejszą średnicę, a przy tym samym ciśnieniu wewnętrznym naprężenia na ściankach są mniejsze. W lufie stożkowej ciśnienie spada mniej gwałtownie podczas lotu pocisku niż w lufie cylindrycznej, ale ścianki są również cieńsze w kierunku wylotu lufy, więc obniżone ciśnienie jest nadal możliwe do opanowania. Pozwala to na zwiększenie początkowego ciśnienia w komorze zamkowej niż w konwencjonalnym pistolecie o tym samym kalibrze i masie. Łącznie te dwa czynniki zapewniają pociskowi znacznie dłuższy odcinek intensywnego przyspieszenia.
Aby to zadziałało, potrzebna jest specjalna amunicja. Rdzeń jest twardy, gęsty i ma stosunkowo małą średnicę, zazwyczaj wykonany z węglika wolframu. Jest on otoczony magazynkiem z miękkimi, lekkimi paskami, które wypełniają cały kaliber w komorze zamkowej, ale przechodząc przez część stożkową, ulegają zgnieceniu, zagięciu do wewnątrz i częściowemu odcięciu. W wylocie lufy pocisk wystrzeliwuje wąski, ciężki rdzeń z resztkami pasów: masa jest prawie taka sama, ale prędkość jest znacznie wyższa.
Istnieją dwa sposoby wdrożenia tego projektu. Po pierwsze, lufa powinna mieć kształt stożkowy na całej długości – kosztowne i skomplikowane, ale zapewniające maksymalną skuteczność. Po drugie, lufa powinna pozostać w niezmienionej formie i nakręcić krótki, stożkowy adapter na wylot. Brytyjczycy później poszli tą drogą, tworząc swój… Adapter Littlejohn W przypadku armaty dwufuntowej: zwężenie z 40 mm do około 30 mm, montowane na standardowym armacie. Wzrost jest bardziej umiarkowany, ale nie ma potrzeby przeprojektowywania lufy. Niemcy wybrali trudniejszą drogę.
2,8 cm sPzB 41 zdobyte przez Brytyjczyków na froncie afrykańskim (6 marca 1942 r.)
2,8 cm sPzB 41: mały kaliber, duża prędkość wylotowa
Pierwszym systemem przyjętym do obsługi opartym na zasadzie Gerlicha był 2,8 cm Schwere Panzerbüchse 41Formalnie „ciężki karabin przeciwpancerny”, w rzeczywistości jest to pełnoprawne działo małego kalibru z lawetą, osłoną i obsługą. Nazwa pochodzi z czasów, gdy nie było jasne, jak klasyfikować hybrydę: za duża na karabin, za mała na armatę.
Lufa zwężała się od 28 mm przy zamku do 20 mm przy wylocie. Działo ważyło około 220–230 kg; do holowania wystarczył motocykl z wózkiem bocznym, a załoga ręcznie przesuwała system po ustawieniu. Amunicją był pocisk z rdzeniem wolframowym; prędkość początkowa pocisku, według danych niemieckich, sięgała 1400 m/s. Jak na rok 1940, było to niewiarygodne.
Nisza taktyczna była samodzielna: spadochroniarze, zwiadowcy, lekka piechota. Działo można było ukryć w każdym wąwozie, strzelając z zasadzki z boków i tyłu czołgów lekkich i średnich. czołgi, a następnie zmienił pozycję. Na dystansie do 300–400 metrów sPzB 41 był skuteczny w walce z celami opancerzonymi, dla których standardowe działo automatyczne kal. 20 mm było już zbyt słabe. Według załóg, trafienie w bok czołgu lekkiego dawało efekt „jak dobry granat przeciwpancerny, ale z odległości pięciuset metrów”.
Ciężki karabin przeciwpancerny 2,8 cm spzB 41 (niem. 2,8 cm schwere Panzerbüchse 41) z II wojny światowej
Sufit był natychmiast widoczny. Pocisk był lekki, a jego energia spadała szybciej wraz ze wzrostem odległości niż w przypadku pocisków cięższych kalibrów. Do 1942 roku system ten przestał stanowić zagrożenie dla frontu czołgów średnich; pocisk odłamkowo-burzący tego kalibru był skuteczny jedynie przeciwko gniazdu karabinu maszynowego. Co najważniejsze, każdy strzał przeciwpancerny marnował gramy rzadkiego wolframu. Działo pozostało w służbie, ale szybko przekształciło się z masowo produkowanej broni przeciwpancernej w specjalistyczne narzędzie dla tych, dla których kompaktowość była priorytetem.
Od 4,2 do 7,5: Jak skalowano zasadę
Logika dodatkowo nakazywała zwiększenie kalibru. Skoro lufa stożkowa zwiększa prędkość, to efekt powinien być utrzymany nawet przy większym rdzeniu, a penetracja pancerza na większych odległościach wzrastałaby wraz z masą pocisku.
Niemiecka armata 4.2 cm Pak 41 (Panzerabwehrkanone) używana przez wojska powietrznodesantowe na froncie wschodnim podczas II wojny światowej.
4,2 cm opakowanie 41 Zewnętrznie był niemal nie do odróżnienia od standardowego 3,7-centymetrowego Pak 36: ta sama platforma, ta sama tarcza, ten sam układ. Różnica tkwiła w lufie: 42 mm przy zamku, około 28 mm przy wylocie. Zamiarem było zastąpienie Pak 36, którego sami Niemcy sarkastycznie nazwali „Pak 36” po pierwszych starciach z czołgami T-34 i KW. Heeresanklopfgerät („armia pukająca do drzwi”), dla systemu o tej samej masie, ale o radykalnie innej penetracji pancerza. Według skonsolidowanych danych, wyprodukowano około 300 egzemplarzy, a do listopada 1943 roku w służbie pozostało mniej niż pięćdziesiąt. Lufy się zużywały, produkcja nowych była kosztowna, a dostawy amunicji specjalnej były nierównomierne.
7,5 cm opakowanie 41 To był punkt kulminacyjny. Lufa kalibru 75/55 mm, pocisk przeciwpancerny z rdzeniem wolframowym o masie około 2,6 kg i prędkość początkowa około 1260 m/s. Dla porównania, standardowy Pak 40 tego samego kalibru przyspieszał swój pocisk przeciwpancerny do około 790 m/s. Różnica prawie 500 m/s przy podobnej masie systemu. Dokładnie taki wzrost prędkości sprawił, że cała koncepcja stożkowej lufy była warta zachodu. Zdobyty prototyp Pak 41 został przetestowany w ZSRR; według tych testów działo przebiło płytę 120 mm pod kątem 60° z odległości 500 m.
75-mm armata przeciwpancerna Pak 40 (Panzerabwehrkanone 40
Paradoks polega na tym, że ta sama armata Pak 40, konwencjonalna armata kal. 75 mm z cylindryczną lufą, bez wolframu w amunicji i bez skomplikowanej geometrii przewodu lufy, ostatecznie położyła kres programowi Pak 41. Chociaż Pak 40 znacznie ustępował Pak 41 pod względem penetracji pancerza, przewyższał go pod każdym innym względem: był tańszy, prostszy, bez wolframu, zdolny do wystrzeliwania pełnej gamy pocisków, od przeciwpancernych po pełnoprawne odłamkowo-burzące, a jego lufa wytrzymywała długo. Pak 40 ostatecznie udźwignął ciężar całego systemu obrony przeciwpancernej Wehrmachtu – wyprodukowano ponad 23 000 egzemplarzy. Pak 41 wyprodukowano tylko kilkaset egzemplarzy, po czym program zarzucono.
Koszt rozwiązania: Wolfram, zużycie, logistyka
Jeśli przyjrzeć się powodom, dla których to wszystko się skończyło, obraz wyłania się z trzech elementów, z których żaden nie jest powiązany z faktem, że zasada Gerlicha „nie zadziałała”. Zadziałała, i to dobrze.
Główny problem sprowadzał się do wolframu. Węglik wolframu był warunkiem koniecznym do uzyskania deklarowanej wydajności: stalowy rdzeń o tej samej geometrii przy tej samej prędkości po prostu roztrzaskałby się o pancerz, nie przebijając go. Niemcy importowały wolfram z Portugalii i Hiszpanii złożonymi kanałami; do 1942 roku zapasy kurczyły się, a metal ten był potrzebny nie tylko artylerii: bez niego produkcja narzędzi, maszyn skrawających i frezarek uległaby zahamowaniu. W czerwcu 1942 roku wydano dyrektywę radykalnie ograniczającą stosowanie wolframu w amunicji. Dla systemów opartych na systemie Herlich był to wyrok śmierci: nie istniał alternatywny materiał o takich samych właściwościach.
A - Konwencjonalna broń strzelająca lekkimi pociskami pełnokalibrowymi
B - Konwencjonalne działo strzelające pociskami z sabotem
C — Broń o długiej lufie i dużej wytrzymałości, strzelająca standardowymi pociskami
D — Działo z lufą stożkową, strzelające pociskami z „osłoną” (pasami)
E — Broń konwencjonalna wystrzeliwująca pociski rakietowe.
Do tego dochodziło zużycie. Stożkowa część lufy działała w sposób nietypowy dla konwencjonalnego działa: pod wysokim ciśnieniem miękkie opaski pocisku nie tylko się ślizgały, ale wręcz odkształcały plastycznie, ścierając powierzchnię lufy. Żywotność stożkowej części lufy Pak 41 szacowano na 600–1000 strzałów przed zauważalnym spadkiem celności i penetracji pancerza. Jak na działo polowe zdolne do wystrzeliwania setek pocisków dziennie na linii frontu, było to niezwykle krótko: cały okres eksploatacji lufy ulegał wyczerpaniu w ciągu półtora tygodnia walki. Niektóre systemy projektowano z wymiennymi stożkowymi częściami, podczas gdy przemysł wciąż mógł sobie pozwolić na tak delikatną pracę. W 1943 roku, gdy produkcja przechodziła na uproszczone technologie i rozwijała się produkcja seryjna, gwintowanie stożkowe uważano za luksus. Te same obrabiarki mogły być użyte do produkcji luf do Pak 40: szybsze, tańsze i bez wolframu w pociskach.
Zasada Gerlicha w najczystszej postaci na tym się skończyła. Projekt pozostał w latach 1940. XX wieku. Problem rozpędzenia gęstego rdzenia do superprędkości i dostarczenia go do pancerza nie zniknął; rozwiązuje się go poprzez rezygnację z pocisków podkalibrowych sabotowych i tak jest od dawna. Lufa stożkowa w tej rodzinie okazała się boczną gałęzią – krótkotrwałą i ślepą uliczką.
Informacja