Nòng súng thuôn: một nhánh pháo chống tăng bị lãng quên của Đức.
7,5 cm Pak 41 (Panzerabwehrkanone 41)
Trong một khẩu pháo thông thường, viên đạn di chuyển hầu hết quãng đường xuống nòng súng dưới áp suất giảm dần. Thuốc phóng cháy trong vài centimet đầu tiên, khí bắt đầu giãn nở, và thể tích phía sau viên đạn tăng nhanh hơn tốc độ tăng tốc của chính viên đạn dưới tác động của chúng, và đến khi nó đến miệng nòng, gia tốc đã là do quán tính. Liệu có thể làm cho viên đạn hẹp hơn dọc theo đường đi để duy trì áp suất lâu hơn không? Năm 1932, kỹ sư người Đức Hermann Gerlich đã trả lời: có. Và rồi điều thú vị bắt đầu. lịch sử Một ý tưởng kỹ thuật hoạt động hoàn hảo cho đến khi nó bị cản trở bởi tình trạng thiếu nguyên liệu thô và logic của sản xuất hàng loạt.
Hình học như một chất xúc tác: phát minh của Gerlich
Gerlich không phải là một nhà thiết kế quân sự. Vào những năm 1920, ông làm việc với súng săn, tìm kiếm cách để tăng tốc độ viên đạn lên mức không thể đạt được với các loại súng trường thông thường. Ý tưởng mà ông đưa ra, được cấp bằng sáng chế vào năm 1932, rất đơn giản: nòng súng nên thuôn dần từ đuôi đến đầu nòng, và viên đạn nên có các vòng mềm sẽ bị nén dọc theo đường đi. Súng săn của ông không thành công về mặt thương mại: chúng quá đắt và quá khó sử dụng. Nhưng bằng sáng chế vẫn được giữ nguyên.
Đạn Gerlich cho nòng côn
Đến cuối những năm 1930, ý tưởng này đã được khôi phục trong logic quân sự. Để hiểu được lợi thế, cần ghi nhớ hai điều. Thứ nhất, áp suất trong nòng súng sau khi thuốc phóng cháy hết sẽ giảm khi viên đạn di chuyển về phía trước, thể tích phía sau tăng lên và khí giãn nở. Trong nòng súng hình nón, thể tích này tăng chậm hơn, viên đạn thu hẹp dọc theo đường đi của nó, và không gian trước viên đạn giãn nở chậm hơn so với trong ống hình trụ có cùng đường kính ở phần đuôi. Áp suất duy trì cao hơn trong thời gian dài hơn.
Thứ hai là độ bền của nòng súng. Thành nòng dày và có thể chịu được áp suất khí đẩy cao; đầu nòng có đường kính nhỏ hơn, và với cùng áp suất bên trong, ứng suất trên thành nòng thấp hơn. Trong nòng hình nón, áp suất giảm ít đột ngột hơn khi viên đạn di chuyển so với nòng hình trụ, nhưng thành nòng cũng mỏng hơn về phía đầu nòng, do đó áp suất giảm vẫn có thể kiểm soát được. Điều này cho phép áp suất ban đầu ở đuôi nòng cao hơn so với súng thông thường cùng cỡ nòng và trọng lượng. Kết hợp lại, hai yếu tố này giúp viên đạn có một giai đoạn tăng tốc mạnh mẽ kéo dài hơn đáng kể.
Để cơ chế này hoạt động, cần loại đạn đặc biệt. Lõi đạn cứng, đặc và có đường kính tương đối nhỏ, thường được làm bằng cacbua vonfram. Nó được bao quanh bởi một vòng kẹp với các dải hợp kim nhẹ, mềm, lấp đầy toàn bộ đường kính nòng súng ở phần đuôi, nhưng khi đi qua phần hình nón, chúng bị ép, uốn cong vào trong và bị cắt một phần. Tại đầu nòng, viên đạn mang theo một lõi nặng, hẹp cùng với phần còn lại của các dải: khối lượng gần như tương đương, nhưng vận tốc cao hơn đáng kể.
Có hai cách để thực hiện thiết kế này. Thứ nhất, làm cho nòng súng có hình nón dọc theo toàn bộ chiều dài – tốn kém và phức tạp, nhưng mang lại hiệu quả tối đa. Thứ hai, giữ nguyên nòng súng và vặn một bộ chuyển đổi hình nón ngắn vào đầu nòng. Người Anh sau này đã đi theo con đường này với súng của họ. Bộ chuyển đổi Littlejohn Đối với pháo hai pounder: đường kính nòng được thu hẹp từ 40 mm xuống khoảng 30 mm, lắp đặt trên một khẩu pháo tiêu chuẩn. Sự tăng đường kính này khiêm tốn hơn, nhưng không cần phải thiết kế lại nòng pháo. Người Đức đã chọn một con đường khó khăn hơn.
Xe tăng hạng nhẹ 2,8 cm sPzB 41 bị quân Anh thu giữ tại Mặt trận Châu Phi (ngày 6 tháng 3 năm 1942)
2,8 cm sPzB 41: cỡ nòng nhỏ, vận tốc cao
Hệ thống đầu tiên được áp dụng cho dịch vụ dựa trên nguyên tắc Gerlich là Súng hỏa mai 2,8 cm Panzerbüchse 41Về mặt hình thức, nó được gọi là "súng trường chống tăng hạng nặng", nhưng thực chất nó là một khẩu pháo cỡ nhỏ hoàn chỉnh với giá đỡ, tấm chắn và kíp vận hành. Tên gọi này xuất phát từ thời kỳ mà người ta chưa rõ cách phân loại một loại vũ khí lai: quá lớn đối với súng trường, quá nhỏ đối với pháo.
Nòng súng thuôn dần từ 28 mm ở phần đuôi đến 20 mm ở đầu nòng. Khẩu súng nặng khoảng 220–230 kg; một chiếc xe máy có thùng bên hông là đủ để kéo, và kíp lái di chuyển hệ thống bằng tay sau khi đã đặt vào vị trí. Đạn sử dụng là loại đạn có lõi vonfram; vận tốc đầu nòng, theo dữ liệu của Đức, đạt 1400 m/s. Vào năm 1940, đây là một con số đáng kinh ngạc.
Vị trí chiến thuật cụ thể được xác định rõ ràng: lính dù, trinh sát, bộ binh hạng nhẹ. Khẩu pháo có thể được giấu kín trong bất kỳ khe núi nào, bắn từ vị trí phục kích vào hai bên và phía sau xe tăng hạng nhẹ và hạng trung. xe tăngSau đó, nó thay đổi vị trí. Ở tầm bắn lên đến 300–400 mét, sPzB 41 tỏ ra hiệu quả một cách đáng tin cậy chống lại các mục tiêu bọc thép, đối với loại pháo tự động 20mm tiêu chuẩn thì nó đã quá yếu. Theo các kíp lái, khi bắn trúng sườn xe tăng hạng nhẹ, hiệu quả "giống như một quả lựu đạn chống tăng tốt, nhưng ở khoảng cách năm trăm mét."
Súng trường chống tăng hạng nặng 2,8 cm sPzB 41 (tiếng Đức: 2,8 cm schwere Panzerbüchse 41) từ Thế chiến thứ hai
Trần nhà lập tức hiện ra trước mắt. Viên đạn nhẹ, và năng lượng của nó giảm nhanh hơn theo khoảng cách so với các loại đạn cỡ lớn hơn. Đến năm 1942, hệ thống này không còn là mối đe dọa đối với tiền tuyến của xe tăng hạng trung; một quả đạn nổ mảnh cỡ này chỉ hữu dụng khi chống lại ổ súng máy. Quan trọng hơn, mỗi phát bắn xuyên giáp đều lãng phí vài gam vonfram quý hiếm. Khẩu súng vẫn được sử dụng, nhưng nhanh chóng chuyển đổi từ một vũ khí chống tăng sản xuất hàng loạt thành một công cụ chuyên dụng dành cho những người coi trọng tính nhỏ gọn.
Từ 4,2 đến 7,5: Nguyên tắc này đã được mở rộng như thế nào
Lý luận logic càng củng cố thêm giả thuyết tăng cỡ nòng. Nếu nòng súng hình nón làm tăng vận tốc, thì hiệu quả đó phải được duy trì ngay cả với lõi lớn hơn, và khả năng xuyên giáp ở tầm bắn xa hơn sẽ tăng lên theo khối lượng của viên đạn.
Pháo tự hành Đức 4.2 cm Pak 41 (Panzerabwehrkanone), được lính dù sử dụng trên Mặt trận phía Đông trong Thế chiến II.
4,2 cm Gói 41 Về ngoại hình, nó gần như không thể phân biệt được với pháo tự hành Pak 36 3,7 cm tiêu chuẩn: cùng một giá đỡ, cùng một tấm chắn, cùng một bố cục. Sự khác biệt nằm ở bên trong nòng pháo: 42 mm ở phần đuôi, khoảng 28 mm ở đầu nòng. Ý tưởng là để thay thế Pak 36, loại pháo mà chính người Đức đã mỉa mai gọi là "Pak 36" sau những lần chạm trán đầu tiên với xe tăng T-34 và KV. Heeresanklopfgerät ("thiết bị gõ cửa quân đội"), dùng để chỉ một hệ thống có cùng trọng lượng nhưng khả năng xuyên giáp khác biệt hoàn toàn. Theo dữ liệu tổng hợp, khoảng 300 chiếc đã được sản xuất, và đến tháng 11 năm 1943, chỉ còn chưa đến 50 chiếc còn hoạt động. Nòng súng bị mòn, việc chế tạo nòng mới rất tốn kém, và nguồn cung cấp đạn dược đặc biệt không ổn định.
7,5 cm Gói 41 Đó là đỉnh cao của sự phát triển. Nòng pháo 75/55 mm, đầu đạn xuyên giáp lõi vonfram nặng khoảng 2,6 kg, và vận tốc đầu nòng khoảng 1260 m/s. Để so sánh, pháo Pak 40 tiêu chuẩn cùng cỡ nòng có vận tốc đầu đạn xuyên giáp khoảng 790 m/s. Chênh lệch gần 500 m/s với trọng lượng hệ thống tương tự. Chính sự gia tăng vận tốc này đã làm cho toàn bộ thiết kế nòng pháo hình nón trở nên đáng giá. Một nguyên mẫu Pak 41 bị bắt giữ đã được thử nghiệm ở Liên Xô; theo các thử nghiệm này, khẩu pháo đã xuyên thủng tấm thép dày 120 mm ở góc 60° ở tầm bắn 500 m.
Pháo chống tăng 75 mm Pak 40 (Panzerabwehrkanone 40)
Nghịch lý ở chỗ chính khẩu pháo Pak 40 này, một khẩu pháo 75mm thông thường với nòng hình trụ, không có vonfram trong đạn dược và không có hình dạng nòng phức tạp, lại chính là thứ đã giết chết chương trình Pak 41. Mặc dù Pak 40 kém hơn đáng kể so với Pak 41 về khả năng xuyên giáp, nhưng nó lại vượt trội hơn ở mọi khía cạnh khác: rẻ hơn, đơn giản hơn, không có vonfram, có khả năng bắn nhiều loại đạn từ đạn xuyên giáp đến đạn nổ mảnh mạnh, và nòng pháo có tuổi thọ cao. Cuối cùng, Pak 40 đã gánh vác toàn bộ hệ thống phòng thủ chống tăng của Wehrmacht—hơn 23 khẩu đã được sản xuất. Pak 41 chỉ sản xuất được vài trăm khẩu, sau đó chương trình đã bị bỏ rơi.
Chi phí giải pháp: Vonfram, Độ mài mòn, Hậu cần
Nếu bạn xem xét lý do tại sao mọi chuyện kết thúc như vậy, bức tranh hiện ra từ ba yếu tố, và không yếu tố nào trong số đó liên quan đến việc nguyên tắc Gerlich "không hiệu quả". Nó đã hiệu quả, và hiệu quả rất tốt.
Vấn đề chính nằm ở vonfram. Vonfram cacbua là điều kiện tiên quyết để đạt được hiệu suất như đã nêu: lõi thép có cùng hình dạng và tốc độ sẽ vỡ vụn khi va chạm với giáp mà không xuyên thủng được. Đức nhập khẩu vonfram từ Bồ Đào Nha và Tây Ban Nha thông qua các kênh phức tạp; đến năm 1942, nguồn cung cạn kiệt, và kim loại này không chỉ cần thiết cho pháo binh: nếu thiếu nó, việc chế tạo dụng cụ, máy cắt và máy phay sẽ ngừng hoạt động. Tháng 6 năm 1942, một chỉ thị được ban hành hạn chế nghiêm ngặt việc sử dụng vonfram trong đạn dược. Đối với các hệ thống dựa trên nguyên lý Herlich, đây là bản án tử hình: không có vật liệu thay thế nào có cùng đặc tính.
A - Một khẩu súng thông thường bắn đạn cỡ lớn, trọng lượng nhẹ.
B - Một khẩu súng thông thường bắn đạn có đầu đạn bọc ngoài.
C — Một loại vũ khí nòng dài, có độ bền cao, bắn các loại đạn tiêu chuẩn.
D — Súng có nòng hình nón, bắn đạn có "vòng bảo vệ" (dây đai).
E — Một loại vũ khí thông thường bắn ra các đầu đạn được đẩy bằng tên lửa.
Thêm vào đó là sự hao mòn. Phần hình nón của nòng súng hoạt động theo cách không điển hình của một khẩu pháo thông thường: dưới áp suất cao, các vòng mềm của viên đạn không chỉ đơn giản trượt mà còn bị biến dạng dẻo, làm mài mòn bề mặt nòng súng. Tuổi thọ của phần hình nón của Pak 41 được ước tính là 600-1000 viên đạn trước khi độ chính xác và khả năng xuyên giáp giảm đáng kể. Đối với một khẩu pháo dã chiến có khả năng bắn hàng trăm viên đạn mỗi ngày trên chiến tuyến, điều này là cực kỳ ngắn: toàn bộ tuổi thọ của nòng súng đã cạn kiệt chỉ trong vòng một tuần rưỡi chiến đấu. Một số hệ thống được thiết kế với các phần hình nón có thể thay thế được trong khi ngành công nghiệp vẫn còn đủ khả năng thực hiện công việc tinh tế như vậy. Đến năm 1943, khi sản xuất đang chuyển sang các công nghệ đơn giản hóa và mở rộng sản xuất hàng loạt, việc tạo rãnh xoắn hình nón được coi là một thứ xa xỉ. Các máy công cụ tương tự có thể được sử dụng để chế tạo nòng súng cho Pak 40: nhanh hơn, rẻ hơn và không có vonfram trong đạn.
Nguyên lý Gerlich ở dạng thuần túy nhất đã kết thúc ở đó. Thiết kế này vẫn giữ nguyên trong những năm 1940. Vấn đề tăng tốc một lõi đặc lên siêu tốc và đưa nó đến giáp vẫn chưa biến mất; nó đang được giải quyết bằng cách loại bỏ các loại đạn có vỏ bọc nhỏ hơn, và điều này đã được thực hiện từ lâu. Nòng súng hình nón trong dòng súng này hóa ra chỉ là một nhánh phụ - một nhánh ngắn ngủi và bế tắc.
tin tức