Автоматические заряжающие устройства для артиллерии и танков

Введение

Механический автомат заряжания
автоматизированные устройства заряжания для боевых машин

Автомат заряжания – это механическое вспомогательное устройство или замена расчета, осуществляющее загрузку боеприпасов в оружие, обслуживаемое экипажем, но не являющееся неотъемлемой частью самого оружия. Этот термин обычно применяется к крупнокалиберному оружию, такому как военно-морские артиллерийские системы, танки и артиллерия, которое в противном случае требовало бы выделенного человека или нескольких человек для выполнения этой задачи. Автомат заряжания извлекает снаряд и метательный заряд из стеллажа/отсека для хранения боеприпасов и загружает их в магазин или ленту, если оружие ими оснащено, либо непосредственно в патронник, если их нет. Он часто заменяет человека-заряжающего. Автоматизация упрощает и ускоряет процесс загрузки, что приводит к повышению эффективности конструкции. Благодаря уменьшенному экипажу, боевая машина также может быть уменьшена в размерах внутри. Это снижает площадь поверхности, требующую бронирования, что означает, что сама машина, особенно башня, может быть меньше и легче. Благодаря уменьшенному силуэту, танк сложнее обнаружить и поразить.

История

Автозагрузчики были разработаны в начале Второй мировой войны. Их первое боевое применение было в самолетах-истребителях танков, таких как Henschel Hs 129 B 3, оснащенные пушкой Bordkanone BK 7.5 калибра 7.5 см. Каждый советский и российский танк, начиная с основного боевого танка Т-64, использовал автозагрузчик. Американские и британские танки в основном избегали их использования, несмотря на то, что американский средний танк T22E1 был одной из первых танковых конструкций с автозагрузчиком. После середины XX века автозагрузка стала распространенной для крупнокалиберных и более мощных морских орудий. Размер снарядов, в сочетании с более сложными системами автозагрузки, доступными в просторных помещениях корабля, делает автозагрузчик значительно быстрее, чем ручная загрузка. Например, американский 5"/38 Mark 12 может заряжать около 20 снарядов в минуту. Появление реактивной авиации и требуемая скорость огня для ее поражения ускорили внедрение автоматических загрузчиков в морскую артиллерию. Разработка часто была сопряжена с проблемами, и во многих случаях надежность была серьезно скомпрометирована. Американская пушка 5"/54 калибра Mark 42 была снижена с 40 выстрелов в минуту до 34 для повышения надежности. Советский/российский АК-130 был настолько задержан, что эсминец класса "Современный" (ныне "Адмирал Ушаков") не оснащен им и предпочитает использовать две старые пушки меньшего калибра. Фактически, на проектирование этой системы ушло больше времени (13 лет), чем на ее эксплуатацию (12 лет) из-за серьезной ненадежности. Эти проблемы в основном остались в прошлом, и эта область значительно продвинулась.

Скорость огня

Советско-российский АК-130 (двухствольная морская артиллерийская установка), использующая автозарядку, может достигать скорости стрельбы до 40 выстрелов в минуту на ствол. Итальянская 127-мм/5" Compact имеет схожие характеристики. Крупнейшими по калибру автоматическими морскими орудиями были американские 8"/55 Mark 16, установленные на трех крейсерах ВМС США в конце 1940-х годов, и 8"/55 Mark 71, испытанные на эсминце Hull в конце 1970-х годов. Оба орудия обеспечивали скорострельность 12 выстрелов в минуту, по сравнению с 3-4 выстрелами в минуту для предшествующих орудий с ручной зарядкой. Современный танковый автозаряжатель для оружия калибра и в исправном состоянии может достигать скорости около 10-12 выстрелов в минуту. Эта оценка может включать или не включать время, необходимое для установки орудия в угол заряжания (если это требуется) и последующего возврата в угол стрельбы после заряжания. Автозаряжающее устройство отмененного танка "Черный Орел" должно было обеспечивать скорострельность до 15 выстрелов в минуту. Для орудий калибра выше , повышенный вес снаряда однозначно склоняет чашу весов в пользу автозарядки. Для самоходной артиллерии калибров около и , например, автозаряды обычно обеспечивают 8-12 выстрелов в минуту, в то время как ручная загрузка позволяет выполнить около 4 выстрелов в минуту. Для длительных обстрелов это может быть не столь критично. Устойчивая скорострельность артиллерии обычно составляет всего 1-2 выстрела в минуту, однако высокая скорострельность необходима для тактики "выстрелил и ушел", позволяющей нанести достаточный урон и избежать быстрого ответного огня современных контрбатарейных систем. С другой стороны, даже при длительном обстреле автозарядка может быть полезна, поскольку проблемы усталости при ручной загрузке артиллерийского орудия в течение нескольких часов (например, вес снаряда ~) для нее не актуальны. Кроме того, артиллерийское орудие с автозарядкой и современной системой управления огнем может использовать тактику одновременного прихода нескольких снарядов, выпуская несколько снарядов с различным количеством порохового заряда, чтобы все они достигли цели одновременно.

The Soviet/Russian AK 130 (twin barrel naval ), using autoloading, can achieve up to 40 rounds per barrel per minute. The Italian 127 mm/5" Compact has similar performance. The largest caliber auto loading naval rifles were the US 8"/55 Mark 16, deployed on the three cruisers of the in the late 1940s, and the 8"/55 Mark 71 tested aboard the destroyer Hull in the late 1970s. Both weapons achieved a rate of fire of 12 rounds per barrel per minute, compared to 3 4 rounds per minute for the preceding hand loaded weapons. A modern tank autoloader for a and caliber weapon in good condition can achieve about 10 12 rounds per minute. This rating may or may not include the time required to bring the gun to the appropriate loading angle (if required) and then bringing it back up to firing angle after loading. The autoloader on the cancelled Object 640 "Black Eagle" tank was supposed to have up to 15 rounds per minute rate of fire. For weapons above , the increased weight of the round pushes this issue decisively in favor of the autoloader. For self propelled artillery with calibers of around and , for example, autoloaders can typically achieve 8–12 rounds per minute, while a human loader(s) can typically achieve 4 rounds per minute. For sustained bombardments, this may not be so important. Sustained firing rates for artillery are typically only 1–2 rounds per minute, but the rapid fire capability is vital to shoot and scoot tactics to deliver enough fire and then avoid the rapid counterbattery response provided by modern counterbattery systems. On the other hand, even during sustained bombardment an autoloader could be useful, as the fatigue issues of loading an artillery piece for hours (i. e. projectile weighs ~) do not affect them. In addition, an artillery piece with an autoloader and powerful fire control system can use the multiple rounds simultaneous impact technique, firing several shells with varying propellant charges so all of them land on their targets simultaneously.

Выживаемость

Наиболее распространенные автозаряжатели для танков хранят боеприпасы в корзине башни, увеличивая вероятность катастрофического взрыва в случае пробития брони корпуса или башни. Более надежная броневая защита и изоляция/отделение боеприпасов от отсека экипажа традиционно обеспечивались в танках с ручной загрузкой, что может снизить вероятность детонации боеприпасов или защитить экипаж при их взрыве. Например, M1 Abrams был разработан для защиты экипажа от детонации боеприпасов, что достигается за счет хранения снарядов в отсеке в задней части башни. Отсек отделен от экипажа электрической бронированной дверью, которая открывается лишь на несколько секунд каждый раз, когда загрузчику требуется взять новый снаряд. Крыша отсека оборудована выдувными панелями, защищенными от внешнего воздействия, но гораздо менее устойчивыми к внутреннему давлению, поэтому при пробитии отсека вражеским огнем панели откроются, сбросив давление от взрыва боеприпасов и защитив экипаж, сохранив при этом танк в целости. Другие западные разработки поздней эпохи холодной войны и современности с ручной загрузкой имеют схожие защитные характеристики. В отличие от них, советские танки времен холодной войны, оснащенные автозаряжателями, хранят боеприпасы на карусели в центре отсека экипажа, где любое пробитие вражеским огнем может привести к мгновенной гибели экипажа и срыву башни с танка (известный как эффект "выскакивающей куклы"). Это усугубляется тем, что автозаряжатель вмещает лишь ограниченное количество снарядов, а остальные боеприпасы хранятся вокруг отсека экипажа. В результате, даже если сама карусель не будет поражена, боеприпасы, хранящиеся вокруг танка, могут воспламениться от проникающего попадания и, следовательно, вызвать детонацию боеприпасов на карусели. Некоторые западные разработки, такие как танк Leclerc, хранят основные боеприпасы в изолированном отсеке в задней части башни, с выдувными панелями сверху и механизмом заряжания снизу или в середине. Это обеспечивает значительно лучшую защиту экипажа, но механизм заряжания, занимающий место в отсеке боеприпасов, уменьшает количество перевозимых снарядов. Поэтому такой танк обычно хранит дополнительные боеприпасы в отдельных отсеках в нижней части боевого отделения, как и более старые конструкции танков с ручной загрузкой. Эти отсеки могут быть заполнены водой, но сокращенному экипажу все равно придется переносить эти боеприпасы в автозаряжатель. Однако такая конструкция также может обеспечить быструю замену автозаряжателя и перезарядку готовых боеприпасов, сделав отсек в задней части башни модульным компонентом, который можно легко заменить с помощью соответствующего вспомогательного оборудования, подобно тому, как перезаряжается американская РСЗО M270 MLRS. Еще одним потенциальным преимуществом является то, что дверь, отделяющая башню, может быть достаточно узкой, чтобы через нее мог проскользнуть только один снаряд, а не занимать всю заднюю часть башни, как в случае с M1 Abrams – это может сэкономить массу и снизить мощность, необходимую для работы двери, за счет использования меньшего количества брони для обеспечения того же уровня защиты, поскольку она будет являться частью башни, а не скользящим элементом в тяжелой раме.

The most common tank autoloaders store their ammunition in the turret basket, increasing the possibility of a catastrophic explosion should the armor around the hull or turret be penetrated. More armor protection, and isolation/separation of the ammunition from the crew compartment has traditionally been available in tanks with a human loader, which can decrease the possibility of cook off, or protect the crew in case of an ammunition explosion. For example, the M1 Abrams was designed to protect the crew from cooking off, which is accomplished by storing the main gun ammunition in a compartment at the rear of the turret. The compartment is separated from the crew by a power operated armored door, which is only opened for a couple of seconds each time the loader needs to grab another round. The roof of the compartment has blowout panels, are armored against outside attack but much less resistant to pressure from inside, so that if the compartment is penetrated by enemy fire the panels will open, venting the explosion generated by the ammunition and protect the crew while keeping the tank in one piece. Other western designs from the later Cold War era to the present with manual loading have similar protective features. In contrast, the Soviet tanks of the Cold War which employ autoloaders store the ammunition on a carousel in the middle of the crew compartment, where any penetration by enemy fire is likely to incinerate the crew and blow the turret right off the top of the tank (known as the jack in the box effect). This is made worse by the fact that autoloader holds only a limited number of rounds, while the remaining ammunition is stored around the crew compartment. Result is that even if the carousel itself is not hit, ammunition stored around the tank may still ignite due to a penetrating hit, and thus set off the ammunition in the carousel. Some Western designs, such as the Leclerc tank, store the primary ammunition in an isolated compartment in the turret bustle, with blowout panels on top and the ramming mechanism underneath or in the middle. This allows for much better crew protection but the loading mechanism, taking up space in the ammunition compartment, reduces the available number of rounds that can be carried. Therefore, such a tank usually stores additional ammo in compartmentalized storage at the bottom of the fighting compartment, like older manual loading tank designs. This storage can be surrounded by water, but the reduced crew must still transfer this ammunition to the autoloader at some point. However, such a design can also allow for the rapid replacement of the autoloader and reloading of the ready ammunition by making the compartment at the rear of the turret a modular component that can be easily replaced with appropriate support equipment, similar to how the US M270 MLRS system is reloaded. Another possible advantage is that the door that separates the turret can be only large enough for one round of ammunition to slide through, rather than extending across the entire rear of the turret as in the case of the M1 Abrams – this could save additional mass and reduce the power necessary to operate the door, by using less armor for the same level of protection, since it would be part of the turret instead of a sliding component in a heavy frame.

Размер

Автозагрузчики часто внедряются, чтобы уменьшить габариты и силуэт танка. Stridsvagn 103 и T-64 являются примерами этого, оба значительно ниже по силуэту, чем танки-современники с ручной загрузкой орудий и четвертым членом экипажа – заряжающим.

Сокращение экипажа

Замена заряжающего и наводчика командиром и водителем может позволить членам экипажа сменять друг друга. Это обеспечит непрерывное ведение боевых действий. Однако в некоторых случаях модернизации (например, танка Abrams) установка автозарядчика не требует удаления заряжающего. В таких ситуациях автозарядчик освобождает четвертого члена экипажа для постоянной поддержки остальных троих, а не только частичной, когда они не выполняют свои основные обязанности. Недостаток, связанный с необходимостью хранения большей части боекомплекта рядом с автозарядчиком, может быть превращен в преимущество за счет использования башни без экипажа с защищенной капсулой для экипажа. В этом случае весь необходимый боекомплект может находиться в непосредственной доступности для автозарядчика, не подвергая опасности экипаж, поскольку отсек экипажа полностью отделен от автозарядчика и боеприпасов. Современные примеры такой конструкции – российский танк Т-14 "Армата" и польский легкий танк PL-01.

Усыновление

Текущее поколение танков, использующих автозагрузчики (российские Т-72, Т-80, Т-90 и Т-14, японские Тип 90 и Тип 10, китайские Тип 96 и Тип 99, южнокорейский K2 Black Panther, французский Leclerc, китайско-пакистанский Al Khalid MBT, северокорейский M2020, иранские Zulfiqar и Karrar), все имеют вес от 45 до 55 тонн. Танки, не использующие автозагрузчики, обычно весят от 55 до 70 тонн (американский M1A2 Abrams, немецкий Leopard 2, индийский Arjun, британский Challenger 2, турецкий Altay, израильский Merkava и итальянский C1 Ariete).