О старении пороховых зарядов советского производства для 125-мм танковых пушек на примере Украины
21 октября 2024, 04:29
После распада Советского Союза вновь образованным государствам, в том числе и России, вместе с
танками типа Т-64, Т-72 и Т-80 достались внушительные объёмы комплектных выстрелов к ним. Разумеется, запас этот карман не тянет и даже активно используется сегодня, однако не стоит забывать, что боеприпасы имеют свойство стареть – и в особенности это касается входящего в их состав пороха.
О том, как изменяются его свойства и можно ли без особой опаски использовать отлежавшие на складах более четверти века метательные заряды для танковых орудий, мы поговорим в данном материале, основываясь на исследованиях, проведённых на Украине в 2000-х годах.
Вместо введения
Для начала хотелось бы сказать несколько слов о том, что последствия использования старых метательных зарядов, особенно для высокоимпульсных танковых орудий, не ограничиваются ситуациями по типу затяжного выстрела, когда порох по тем или иным причинам воспламеняется с задержкой либо не делает этого вовсе. Точнее, это минимальные и довольно безобидные "побочки" из всех возможных.
На деле же залежавшиеся заряды крайне негативно влияют на точность ведения огня, снижают бронепробиваемость подкалиберных снарядов и наносят урон пушке, уменьшая её ресурс. Актуально ли это сейчас, учитывая, что для ведения боевых действий выгребаются все запасы, доставшиеся от СССР, объяснять наверняка не нужно. Так что проблема далеко не такая эфемерная и незначительная, как может показаться на первый взгляд.
При этом важно понимать, что "долгожительство" пороха в метательных зарядах крайне сильно зависит от условий хранения, которые ограничиваются не только тем, лежат ли они под открытым небом или находятся в помещении. Немаловажное значение имеет герметичность упаковочной тары, отсутствие механических воздействий (чем реже перекладывают/пинают — тем лучше), температурный режим, влажность и прочее.
Фактически пригодность зарядов для безопасной эксплуатации при сохранении их характеристик может сильно варьировать даже от склада к складу в пределах одной области, не говоря о разных странах. Однако, к сожалению, данных о состоянии пороховых зарядов, находящихся на российских складах, в открытом доступе нет. Тем не менее исследования, проведённые на Украине, вполне ясно обрисовывают общую картину старения пороха и последствий этого процесса.
Процесс старения пороха
Если говорить в целом, то пироксилиновые пороха, используемые в метательных зарядах для 125-мм танковых пушек, субстанции в химическом плане весьма неустойчивые и потому при длительном хранении претерпевают массу изменений. В основном, конечно, в негативном ключе.
- Со временем улетучивается спирто-эфирный растворитель, из-за чего уменьшается плотность пороха, его механическая прочность и теплотворность.
- Постепенно, за счёт диффузного массопереноса, порох теряет азот, что дополнительно уменьшает его теплотворность и изменяет процесс горения.
- Сама по себе нитроцеллюлоза совместно с содержащимися в порохе многоатомными спиртами в ходе длительного хранения начинает химически разлагаться.
- Со временем щёлочи, содержащиеся в порохе, а также азотная и азотистая кислоты, образующиеся при реагировании азота с водородом в воздухе, приводят к его гидролизу, фактически ускоряя процесс химического разложения.
Всё это приводит к тому, что через многие десятилетия порох в метательных зарядах полностью теряет свой функционал — его и порохом после полного разложения назвать уже нельзя. Но для этого должно пройти очень много времени. Что же касается зарядов, пролежавших на складах лет тридцать, то ситуация складывается несколько иная.
Состояние пороха в исследуемых зарядах
В качестве исследуемых объектов были взяты заряды 4Ж40, используемые для стрельбы осколочно-фугасными, кумулятивными и подкалиберными снарядами. Они состоят из металлического поддона и сгораемой части гильзы, изготовленной из пироксилиново-целлюлозного полотна, пропитанного тротилом. Внутри около 2900 грамм (от партии к партии масса чуть разнится) трубчатого одноканального пироксилинового пороха 15/1 тр В/А и около 2200 грамм семиканального пороха 12/7 В/А.
Примечательно, что на момент изучения срок хранения этих зарядов составлял 17, 25 и 29 лет, однако как трубчатый, так и семиканальный порох всех этих экземпляров имел следы разложения в виде различных цветовых изменений на их поверхности. Примеры этих визуальных отличий приведены на прикреплённых ниже фотографиях.
К сожалению, по разложению трубчатого пороха авторы данных не дают, но по семиканальному они есть. Они выведены в процентах подвергшихся разложению элементов в выборках массой по 200-300 грамм. Из них следует, что в выборках наиболее "молодых" зарядов 17-летней выдержки масса подвергшихся разложению элементов составляет 7-12 %; в 25-летних — 14-15 %, а в 29-летних — от 25 до 75 процентов.
Что же по трубчатому пороху, то его плотность ни в одном из зарядов не соответствовала ГОСТу, устанавливающему граничное значение в пределах 1,5-1,64 килограмма на кубический дециметр. Так, например, у зарядов со сроком хранения 29 лет этот показатель находился на уровне 1,02-1,043 кг на куб. дециметр, а у 25 и 17-летних — 1,003-1,031 и 1,038-1,064 кг на кубический дециметр соответственно.
Фактически это говорит о том, что из пороха выветрилось значительное количество летучих веществ, в том числе растворителя, а также азота.
Испытания
Конечно, визуальный осмотр пороховых элементов и определение их плотности дают некоторую информацию о том, насколько сильно они подверглись "возрастным" изменениям. Однако определить их характеристики можно только натурными испытаниями. Для этого была использована баллистическая установка, позволяющая замерить крешерное давление в момент выстрела.
Начальная скорость снаряда при этом измерялась с помощью специальных рам-мишеней, представляющих собой подсоединённые к инерционным датчикам деревянные рамки с натянутой на них медной проволокой с шагом примерно в четверть калибра снаряда. При попадании снаряда в мишень контакты инерционных датчиков на мгновение размыкаются, что фиксируется специальным хронометрическим прибором.
В качестве "подопытного" был взят оперённый бронебойный подкалиберный снаряд, который со свежим зарядом 4Ж40 по таблице должен обладать начальной скоростью 1785 метров в секунду. У самих же зарядов 4Ж40 (тоже свежих) показатели крешерного давления по таблице составляли 4525 килограмм на квадратный сантиметр.
Результаты по измерению крешерного давления, конечно, у "старичков" совсем не порадовали — везде было превышение нормы. Так, например, 25-летние заряды преспокойно добирались до отметки практически в 4800 килограмм на квадратный сантиметр. 29-летние заряды, в свою очередь, показывали более 4900 килограмм на кв. см, а один из них выдал 5114,2 кг на квадратный сантиметр.
Кажется, что эффект довольно противоречив, ведь старый порох не должен хвастаться столь высокими характеристиками. Но всё вполне закономерно, поскольку в ходе разложения при длительном хранении кислоты и щёлочи "выедают" в нём раковины и даже сквозные каверны, что суммарно увеличивает поверхностную площадь пороховых элементов.
Плюсом к этому порох, как было отмечено выше, со временем теряет механическую прочность и обзаводится разного рода трещинами и сколами, что также приводит к увеличению его площади. А чем больше этот параметр, тем быстрее порох горит и, соответственно, создаёт большее давление.
При этом важно подметить, что из-за массопереноса летучих компонентов и азота в порохе при длительном хранении уменьшается его теплотворная способность. Вкупе с неравномерным горением это приводит к тому, что начальная скорость снаряда, наоборот, начинает снижаться. Так, если при применении 25-летних зарядов она ещё держится хотя бы около табличных значений, то с 29-летними радикально снижается — минимальная скорость в рамках испытаний составляла 1609,5 метров в секунду.
Впрочем, здесь лучше не рассказывать, а показать. На прикреплённом ниже изображении отображён удобный график, в котором можно увидеть зависимость показателей давления и начальной скорости от возраста зарядов.
Выводы
Какие можно сделать из всего этого выводы? Наверное, один: по возможности вообще не использовать старые выстрелы. Однако это утопия как по причине того, что их на складах накоплено невероятное количество, так и из-за творящихся в мире событий, о которых упоминать, думается, и не стоит. Так что скажем по факту.
Да, старые заряды придают подкалиберным снарядам меньшее ускорение, что вкупе с падением скорости полёта на дистанциях реального боя ощутимо снижает их проникающую способность. С осколочно-фугасными или кумулятивными боеприпасами показатели начальной скорости будут другими, но тоже отличающимися от нормы в сторону уменьшения.
Как результат: попасть ими в цель, особенно на больших расстояниях, будет проблематично. Тем более если принять во внимание тот факт, что упреждение и углы подъёма будут высчитываться баллистическим вычислителем или "поправочником", в котором вшиты табличные данные скорости снаряда.
По безопасности: учитывая, что показатели давления наиболее старых зарядов значительно превышают табличные, можно с уверенностью сказать, что танковая пушка будет испытывать существенные перегрузки в ходе стрельбы. Это приводит к повышенному износу ствола, а также к снижению запаса прочности всей ствольной системы, включая казённую часть и затвор.
Безусловно, повышенный износ — штука неприятная, но терпимая. Во всяком случае, не смертельная, ведь заменить даже пушку целиком можно, хоть и с напрягом для ремонтных подразделений и логистики. А вот с прочностью казённой части могут быть проблемы — авторы исследования напрямую говорят, что использование залежавшихся зарядов может окончиться разрушением орудия и человеческими жертвами среди военнослужащих.
Так что да, запас карман не тянет, только его использование — это своеобразная лотерея. Лотерея, в которую играют не только танкисты, но и все остальные военные, имеющие дело с порохами — в особенности артиллеристы.
Источники: "Внутренняя баллистика ствольных систем при применении боеприпасов длительных сроков хранения". Анипко О.Б., Бусяк Ю.М. "Средства поражения и боеприпасы". Бабкин А.В., Велданов В.А.