Месяц пролетел быстро, но задание было выполнено, секрет немецкого снаряда был разгадан. Долго и мучительно ломали казанские специалисты головы над загадкой хитроумного изобретения немцев, применивших в снаряде полое место конической формы. На фото было отчётливо видно, что на наших подбитых танках были пробоины с оплавленными краями. Исходя из формы пробитой воронки, сформировалось единое мнение, что снаряды именно прожигают броню. Поэтому снаряды решено было называть «бронепрожигающие».
Игорь Романов перелопатил массу журналов, нашёл и перевёл с иностранных языков интереснейшую информацию, которая привела к выводу, что это может быть только кумулятивный снаряд, так как только кумулятивный эффект может оставлять такие повреждения в броне.
Кумулятивный эффект — это усиление действия взрыва путём его концентрации в заданном направлении. Оказывается, ещё в 1792 году немецкий горный инженер Франц фон Бадер высказал предположение, что энергию взрыва можно сконцентрировать на небольшой площади, используя полый заряд. Однако в своих экспериментах фон Бадер использовал чёрный порох,который не может формировать необходимую для такого эффекта детонационную волну.
Впервые продемонстрировать эффект применения полого заряда удалось лишь с изобретением высоко бризантных взрывчатых веществ.Это сделал через сто лет, в 1883 году изобретатель Макс фон Фёрстер. После него в 1888 году подробно исследовал и описал кумулятивный эффект американец Чарльз Манро.
В Советском Союзе в 1925-1926 годах изучением зарядов взрывчатых веществ с выемкой занимался профессор М.Я.Сухаревский, но недолго и практического опыта накоплено не было. В 1938 году в Германии Франц Томанэк открыл эффект увеличения пробивной способности заряда при применении металлической облицовки конуса взрывчатого вещества. Но для понимания конструктивной работы снаряда такой теоретической информации было недостаточно.
Коллектив разработал несколько схем, которые необходимо было проверить в экспериментах. Снаряды разрезали пополам, посадили на композитный клей и мощные хомуты к бронестеклу, закрепили на стенде и сделали фото и киносъёмку одного выстрела. Но традиционная фотосъёмка (теневой метод исследования процесса) оказалась здесь невозможна из-за вспышек яркого пламени и большого количества дыма при детонации пороха. Рентгеносъемка процесса позволила получить достаточно информативные снимки, но очень разорванные по времени. Тогда с помощью микросекундной рентгеносъемки ученые высветили весь процесс работы снаряда. Оказалось, что во время взрыва вдоль оси снаряда возникала высокоскоростная струя металла, которая и прожигает броню, как нож масло.
Остальное, как говориться, было делом техники, а точнее, - делом анализа и экспериментов, уточнения одной из предложенных схем, которая наиболее оказалась приближенной к реальности. И схема эта была предложена профессором Троянским. Коллектив был рад за него, все считали, что его теперь обязательно реабилитируют за неудачу с бутылкомётом.Но предстояло ещё существенно уточнить принципы действия кумулятивного заряда для создания технологии их производства. Первые же проведённые эксперименты вновь завели в тупик. Они показали, что в реальности при подрыве заряда температура облицовки достигает всего лишь 200-600°C, что значительно ниже температуры её плавления. Семён Алексеевич несколько ночей не спал, сутками сидел в лаборатории, глядя на разрез снаряда. В чём секрет? Игорь Романов, впрочем, как и сам Троянский, был уверен, что секрет чисто в конструкции снаряда. Но в чём? Неужели придётся тупо копировать схему, не разобравшись в принципе работы. Все понимали, что это тупиковое решение, поэтому решили биться до конца. Но время поджимало, приходилось сидеть на износ. Через пять суток с ночными размышлениями наконец-то пришло решение. В который раз обсудили каждый элемент конструкции и сошлись на мнении, что ключевым местом является конусная выемка заряда, покрытого металлической облицовкой.
1 — обтекатель, 2 — воздушная полость, 3 — облицовка, 4 — детонатор, 5 — взрывчатое вещество, 6 — пьезоэлектрический взрыватель.
И тут неожиданно профессор Троянский, его самого это потом удивляло, высказал идею, что тонкие стенки облицовки могут во время взрыва заряда сыграть и привести к временному повышению давления, и если оно будет достаточным, то главную роль в эффекте может сыграть не температура плавления, а давление пластической деформации брони. Один из присутствующих молодых учёных от восторга выкрикнул: «Эврика!»
Однако радоваться было рано, надо было подтвердить догадку результатами экспериментов. И результаты были положительны. Кумулятивный эффект действительно достигался применением заряда с выемкой, противоположной местонахождению детонатора и обращённой в сторону поражаемого объекта. Кумулятивная выемка конической формы, покрытая металлической облицовкой, толщина которой может варьироваться от долей миллиметра до нескольких миллиметров. После взрыва капсюля-детонаторавозникает детонационная волна, которая перемещается вдоль оси заряда. Волна, распространяясь к боковым образующим конуса облицовки, схлопывает её стенки друг навстречу другу, при этом, в результате соударения стенок облицовки, давление в её материале резко возрастает.
И вот тут давление продуктов взрыва, достигающее порядка 105 кгс/см²(атмосфер), значительно превосходит предел текучести металла. Поэтому, движение металлической облицовки под действием продуктов взрыва подобно течению жидкости, однако обусловлено не плавлением, а пластической дефомацией. Аналогично жидкости, металл облицовки формирует две зоны: большую по массе (порядка 70-90%), медленно двигающийся «пест», и меньшую по массе (порядка 10-30%), тонкую (порядка толщины облицовки) гиперзвуковую металлическую струю, перемещающуюся вдоль оси заряда. Ударное ядро -компактная металлическая форма, напоминающая пест, образующаяся в результате сжатия металлической облицовки кумулятивного заряда продуктами его детонации. При использовании воронок с малыми углами у вершины, возможно, получить крайне высокие скорости, но при этом возрастают требования к качеству изготовления облицовки, так как повышается вероятность преждевременного разрушения струи.
Профессор Троянский довольный, но изнемождённый усталостью до крайности, отпросился домой. Игорь Романов отпустил его, так как сам валился с ног и собирался сделать то же самое, но прежде, поручить должным образом оформить результаты экспериментов и теоретических выводов. Они уже были в них твёрдо уверены. При встрече кумулятивной струи с бронёй развиваются очень высокие давления, на один-два порядка превосходящие предел прочности металлов. Струя взаимодействует с бронёй в соответствии с законами гидродинамики. То есть, при соударении, струя и броня ведут себя как идеальные жидкости. Прочность брони в её традиционном понимании в этом случае практически не играет роли, а на первое место выходят показатели плотности и толщиныбронирования.
Уложившись в срок, результаты были доложены на совместном заседании научного совета и партийного комитета Академии наук. Решено было единогласно их утвердить и отправить в Москву. За разработку глупого бутылкомёта Троянскому ограничились строгим выговором по партийной линии.
Но всё же им заинтересовалось НКВД, уж не специальное ли это было уведение в тупиковое направление работы двух смежных лабораторий КГУ и Академии наук! К нему уже приходил военный и осторожно интересовался этим вопросом. Профессор сильно переживал и пытался себя реабилитировать в дальнейшей работе над снарядом.
Как-то профессор, вместе с дедом Григорием, возвращался из школы с родительского собрания, старый казак заметил его усталость и переживания. Узнал в чём дело и рассказал о поведении казака характерника в бою. Оно уникально тем, что казак неимоверно быстро вьётся среди врага, как уж на сковородке, но в то же время в его восприятии движения врага как-бы замедлены, он успевает увидеть опасность и для себя, и для товарища, и опередить противника своим ударом. При этом казак совершенно расслаблен, держит дистанцию и не забывает об обороне. Дед сказал, что ничего не смыслит в науке, но суть вещей и явлений в мире – одна, может это как-то поможет профессору. Тот поблагодарил, но про себя подумал, что вряд ли. Однако вечером перед сном этот разговор вернулся к нему в мыслях. Быстрота и замедленность, дистанция и оборона! И вдруг пришла идея: должна быть оборона от таких снарядов, обязательно должна!
Вставать не хотелось, но Троянский знал, что завтра раж пройдёт и будет трудно сосредоточиться на этой идее, а сейчас, он это чувствовал, решение близко! Пройдя в кабинет, он взял несколько листов бумаги и начал чертить, делать надписи. Есть! В мозгу чётко сформировался алгоритм и профессор начал быстро записывать: «Теоретическая пробивная способность кумулятивных снарядов пропорциональна длине кумулятивной струи и квадратному корню отношения плотности облицовки заряда к плотности брони. При перемещении в твёрдой среде градиентно разорванная кумулятивная струя самоцентрируется, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса уменьшается. Но ведь это в броне. А при перемещении разорванной на фрагменты кумулятивной струи в воздухе - каждый фрагмент будет перемещаться по собственной траектории, а диаметр трека по мере удаления от точки фокуса будет увеличиваться. А это значит, что будет происходить резкое снижение пробивной способности высоко градиентных кумулятивных струй. Да, для защиты важно срабатывание заряда не на броне, а перед, с небольшим пространством воздуха.
То есть необходимо применение противокумулятивных экранов. Но, с другой стороны, как показали первые, как бы неудачные эксперименты, использование заряда с кумулятивной выемкой без металлической облицовки сильно снижает кумулятивный эффект, так как вместо металлической струи выходит струя газообразных продуктов взрыва. Однако при этом достигается значительно более сильное заброневое действие, то есть такой заряд сможет прожечь более тонкую боковую и заднюю броню даже при наличии защитного экрана. Но, чтобы попасть сзади или сбоку, это должен быть заряд, брошенный рукой. Граната».
Утром профессор Троянский принёс Романову предложение действия кумулятивной гранаты и защитного экрана. Игорь был в восторге, крепко пожал профессору руку и сообщил удивительную новость.
- Оказывается, Главнокомандующий дублировал задание, и их коллеги из НИИ-6 опередили их на пару дней. Но наша конструкция снаряда оказалась более эффективной, и в НИИ-6 вынуждены были внести коррективы после изучения наших с вами работ.
Для образования ударного ядра кумулятивная выемка у наших коллег имела более тупой угол при вершине или форму сферического сегмента. Под влиянием ударной волны у них происходило не схлопывание конуса, а выворачивание его «наизнанку». Полученный ими снаряд диаметром в четверть и длиной в один калибр (первоначальный диаметр выемки) разгонялся до скорости 2,5 км/с. Бронебойное действие такого ядра ниже, чем у кумулятивной струи, но зато сохраняется на расстоянии до 1000 калибров, в отличие от кумулятивной струи, состоящей лишь из 15 % массы облицовки. Ударное ядро образуется из 100 % её массы. Вот вам и ответ на эффективность защитных экранов, в этом случае они мало помогут. К сожалению. 23 числа на Софринском полигоне уже были проведены испытания снаряда разработанного в НИИ-6 к 76-мм полковой пушке. По результатам испытаний первый советский кумулятивный снаряд БП-353А принят на вооружение. Я рад, что мы с вами не ударили лицом в грязь и внесли свою посильную лепту.
- И я рад, но что-то как-то не по себе. Наверное, старею. Всю жизнь посвятил науке, женился поздно, родился поздний ребёнок, мальчик очень хороший. Уже переходный возраст наступил. Сейчас бы посвятить всё время ему, его воспитанию и развитию. А приходится жить в лаборатории, семью совсем не вижу.
- Да, вижу, что вы действительно переутомлены. Ваши переживания хороши для мирной жизни. Вы только представьте, что переживают сейчас бойцы в окопах, на которых каждый день смерть дышит, у которых семьи в оккупации или погибают под бомбёжкой. А вы сыты, одеты. Вот только выспаться вам надо хорошо. Да, чуть не забыл, принято решение отправить вас в НИИ-6 для передачи всех материалов наших работ. Так что, возьмите два дня отдыха и, как следует, отоспитесь. Потом в дорогу. И не возражайте, я без ноги, сам ехать не могу.
Профессор, соглашаясь, кивнул. На глаза попалась фотография коллектива лаборатории. Его там не было, он же приписан сюда временно. По приезду он вернётся на свою кафедру. На душе стало теплее.