Первым, кто выдвинул идею регулировать время срабатывания взрывателя, был Себастьян Халле (Sebastian Halle) в 1596 году. Однако он имел славу мечтателя, и его предложение оставалось незамеченным до 1682 года. Эффективность взрывателя с таймером определяется точностью отмера времени, поэтому отсутствие надежного прибора для его измерения, до изобретения часов в 1674 году, было серьезным препятствием в этом вопросе. К середине XVIII века взрыватели в основном изготовлялись из древесины бука: буковая чурка высверливалась, заполнялась порохом и отрезалась до определенной длины, в зависимости от требуемого «времени задержки». Болезненный опыт показал, что на практике есть предел, ниже которого обрезать такой взрыватель небезопасно, что это может привести либо к осечке, либо к слишком раннему его срабатыванию. Чтобы исправить этот недостаток, в 1779 году были предложены и приняты к использованию в британских ВС три взрывателя, горевшие со скоростью 1 дюйм за 4, 4,5 и 5 секунд. Следующее усовершенствование было предложено капитаном Мерсером, о котором уже упоминали выше, при осаде Гибралтара. Он предложил применять взрыватели с расчетной задержкой времени. К концу 1819 года в британских ВС использовался 21 различный вариант взрывателей для шрапнельных, фугасных снарядов и снарядов мортир. Это показалось излишним, и в том же году была создана комиссия, чтобы рассмотреть вопрос столь большого разнообразия взрывателей, с целью сократить их число в целом, а для фугасных снарядов и снарядов мортир с пяти до трех. Хотя комиссия и признала эту проблему, однако она воздержалась от принятия таких рекомендаций по причине сложности утилизации имеющихся запасов снарядов. Приблизительно в это же время в армии было принято восемь типов взрывателей. Их спецификации были отмечены на шкале прицелов орудий, на ящиках и на них самих. 17 октября 1828 года было выдвинуто пред ложение сократить число взрывателей сферических снарядов с семи до трех. Хотя это предложение и было утверждено 19 ноября того же года, оно так и не было реализовано, и эти семь типов взрывателей оставались в войсках до 1850 года. В 1829 году металлические взрыватели с задержкой времени, более приемлемые для ВМС, были утверждены для использования на флоте. 25 ноября 1830 года число взрывателей для каждого типа снарядов было сокращено с восьми до четырех. В 1845 году была учреждена еще одна комиссия с целью упростить спецификацию взрывателей и сократить их число, но и эта комиссия не добилась желаемого результата. До середины XIX века никаких усовершенствований конструкций взрывателей не предпринималось. Участившиеся в этот период случаи отказов зарядов шрапнельных снарядов заставили вновь обратиться к этому вопросу, и 27 апреля 1849 года полковник Боксер предложил свои деревянные взрыватели для решения этой проблемы. В это время в армии использовались 19 типов взрывателей: 16 деревянных и 3 металлических. Из 16 деревянных 10 использовались для шрапнельных снарядов, 5 для мортир и 1 для ручных гранат. Все эти взрыватели подготавливались либо обрезкой требуемой длины, либо сверлением их дна, оставляя их содержимое свободно рассыпающимся. Боксер предложил избежать этого, просверливая отверстие в стенке. Такие взрыватели были подвергнуты жестким испытаниям, которые они прошли столь успешно, что Комитет по техническому перевооружению артиллерии рекомендовал их для снарядов всех пушек и гаубиц. Эти рекомендации были утверждены 2 сентября 1850 года. Такие взрыватели представляли собой деревянные конические капсулы с одним каналом для пороха и рядом отверстий с интервалом 0,2 дюйма. Для каждого снаряда делалось два взрывателя: один с нечетным количеством отверстий и второй – с четным. Отверстия располагались концентрически, и взрыватели прикрывались колпачками, окрашенными в белый цвет, – с нечетным количеством десятичных отверстий, и в черный – с четным количеством десятичных отверстий. 21 августа полковник Боксер предложил внести сюда некоторые незначительные изменения, адаптирующие их для головной части снарядов. В августе 1853 года был усовершенствован метод запала взрывателей. 21 декабря 1853 года был утвержден двухканальный взрыватель с однодюймовым композиционным отверстием для всех шрапнельных снарядов и двухканальный с двухдюймовым композиционным отверстием для фугасных и гаубичных снарядов. Это решение было реализовано, и 8 февраля 1854 года такие взрыватели поступили на вооружение. Головная часть снаряда, утвержденная в 1852 году, не только подвергала взрыватель опасности повреждения, но и легко выбивалась из посадочного места. Полковник Боксер предложил убрать взрыватели оттуда. Его предложение было принято 16 марта 1854 года. Взрыватель Боксера хотя и считался значительным шагом в их развитии, но у него оставался один значительный недостаток – нерегулярность горения. Летом 1854 года проводились эксперименты для выяснения причин этого недостатка. Было выявлено, что смазка, использовавшаяся при сверлении, впитывалась в дерево и засоряла состав ВВ. Последующее использование сухих сверл в значительной степени устранило этот недостаток, но теперь возникли проблемы с хранением конусных взрывателей. Они либо разбухали во влажной атмосфере и не вставлялись в снаряд, либо «усыхали», проникая слишком глубоко в снаряд, что приводило к преждевременному срабатыванию. Тогда 11 мая 1855 года полковник Боксер предложил увеличить угол конуса взрывателей всех фугасных снарядов, шрапнели и снарядов мортир. В тот же день Комитет по техническому перевооружению артиллерии рекомендовал использовать для взрывателей железные колпачки вместо используемых в то время бумажных колпачков. Оба этих новшества были утверждены 18 августа 1855 года – день, который можно считать официальной датой принятия взрывателей Боксера в их окончательном виде. Первый взрыватель Боксера с малым конусом на снаряде мортиры был применен 27 января 1855 года, и уже с 10 августа того же года он стал устанавливаться на снаряды пушек и гаубиц. Следующая модификация металлических взрывателей Боксера для ВМС была одобрена 21 января 1857 года. Было предложено два варианта взрывателей: на 20 и 7,5 секунды, но последний был одобрен лишь 22 февраля 1858 года. Они были несколько модифицированы и утверждены окончательно 11 августа 1859 года. Однако металл не был признан идеальным материалом для изготовления корпуса взрывателей, поскольку после недавних удачных модификаций деревянных взрывателей против них выдвигались те же аргументы, что в свое время выдвигались против использования деревянных взрывателей на море. Поэтому представленные 26 июня 1866 года металлические взрыватели с задержкой 9 секунд для дульнозарядных орудий и 7 июня 1867 года с задержкой 20 секунд для тех же орудий рассматривались как последние такие модификации. Было заявлено шесть преимуществ металлических взрывателей Боксера перед предшествующими вариантами взрывателей:

1. Гарантии от преждевременного срабатывания.

2. Улучшенная регулярность горения.

3. Повышенная безопасность подготовительных операций.

4. Упрощение подготовительных операций.

5. Значительное сокращение числа типов взрывателей.

6. Улучшенные общие характеристики.

Эпоха деревянных взрывателей была окончательно и триумфально установлена.

В целом процесс изготовления деревянных взрывателей был следующим.

Корпус делался из бука в форме усеченного конуса с усеченной вершиной, куда вставлялся запал. Внутренность высверливалась, обкладывалась бумагой и заполнялась смесью селитры, серы и молотого пороха. Отверстия в стенках, отмечающие десятые доли дюйма, заполнялись ружейным порохом (замазка, используемая в предыдущих моделях, была отменена). Днища пороховых каналов соединялись быстрогорящими огнепроводными шнурами, а на уровне верхнего отверстия состав присыпался молотым порохом, чтобы обеспечить точность на коротких расстояниях. Головную часть образовывала заглушка из пушечной бронзы, ввинчиваемая в верхнюю часть корпуса, на которую засыпалась смесь на один уровень с верхом взрывателя. Из центра этой заглушки выступал к низу медный штырь, обхватывающий часть быстрогорящего шнура, концы пропускались через два отверстия на стороне головной части. Быстрогорящий шнур прокладывался в пазу вокруг головной части взрывателя и защищался тонкой медной полоской, закрываемой лентой, конец которой оставался открытым. Полоска меди служила как защита от влаги и предохраняла от преждевременного срабатывания и взрыва. Для приведения взрывателя в боевое положение надо было открыть необходимое отверстие с помощью специального крючка-сверла из расчета полсекунды на десятую дюйма и, после установки в снаряд, снять ленту. При выстреле вспышка пуска зажигала взрыватель, и состав начинал гореть со скоростью 1 дюйм за пять секунд, пока не достигал открытого отверстия. По нему огонь проникал в канал с порохом. Если никакого отверстия не было открыто, то это откладывало взрыв на максимальное время.

Американцы использовали деревянные взрыватели аналогичной конструкции, но сохраняли бумажные колпачки. Также у них были конические взрыватели, вставляемые в металлическую или деревянную заглушку, вставляемую, в свою очередь, в запальное отверстие снаряда.

Имелось четыре типа таких взрывателей, отличающихся скоростью горения (срабатывания), различаемых цветом. Черный горел один дюйм за 2 секунды, красный – 3, зеленый – 4, желтый – 5 секунд. Бумажные взрыватели были 2 дюйма длиной, и, при необходимости, их можно было обрезать. Они отбирались исходя из времени полета снаряда. Взрыватели подобного типа использовались Американской береговой охраной на 15-дюймовых гладкоствольных орудиях системы Родмана до начала ХХ века. Введение нарезных орудий привело к изменению конструкции деревянных взрывателей. Поскольку зазор между снарядом и стволом в этом случае сводился к минимуму, пламя при выстреле снаряда не могло более поджечь запал взрывателя. Поэтому в конструкцию взрывателя были введены детонатор – колпачок с соответствующей смесью и боек, поддерживаемый на медной проволоке. Отдача от выстрела инициировала спуск бойка. Такой взрыватель был предварительно утвержден 13 января 1864 года. Приблизительно в это же время в США внедрялся взрыватель Бормана. Изготавливаемый из сплава олова со свинцом (pewter – пьютер) и легко устанавливаемый, он долгое время использовался в полевой артиллерии для шрапнели и фугасных снарядов. В этом взрывателе использовалось кольцо временной задержки, заполненное специальным составом. На крышке взрывателя был нанесен круг с делениями в секундах. Для установки в рабочее положение необходимо было сделать надрез на соответствующей метке: 3 – задержка на 3 секунды, 4 – на четыре и т. д., чтобы вскрыть заряд в нужном месте. Кольцо горело, пока не выгорало до нулевой отметки, на которой взрыватель срабатывал. Его взрыв выбрасывал жестяную пластинку со дна взрывателя и подрывал заряд снаряда.

Поскольку такой взрыватель мог задерживать разрыв снаряда не дольше шести секунд, от него пришлось отказаться при увеличении дальности полета снаряда. Его самым большим недостатком было то, что он иногда не срабатывал.

Взрыватели Армстронга были приняты для применения британскими ВС 13 апреля 1860 года для снарядов нарезных казнозарядных орудий. Первые такие взрыватели назывались модель А и изготовлялись из белого металла. За ней последовала целая серия модификаций, закончившаяся моделью F, утвержденной 21 сентября 1867 года как первый взрыватель типа «таймер и удар» (time and percussion). Поскольку ударный механизм часто не срабатывал, его вывели из употребления, оставив, таким образом, свободное поле для E Mark III как единственного взрывателя снарядов пушек Армстронга. Этот тип взрывателя стал прототипом современных взрывателей с таймером. Изготовлялись они из латуни, содержали кольцо с медленногорящим составом, который поджигался детонирующей капсулой, удерживаемой специальным диском, который срывался при выстреле и «насаживал» капсулу на боек взрывателя. Такой взрыватель превосходил взрыватель Боксера по точности срабатывания и, хотя изначально был предназначен для использования только для осколочных снарядов в ВМС, вскоре был утвержден для использования в шрапнельных снарядах. Следующий комбинированный взрыватель «таймер и удар» был представлен Уильямом Армстронгом (William Armstrong) 12 декабря 1881 года. В последующей классификации он был определен как «таймер и удар № 52» (Time and Percussion No. 52). Это было слияние Е-таймер-взрывателя и взрывателя инерционного типа (ВИТ).

Нерегулярность горения оставалась значительным недостатком взрывателей, но была надежда на то, что это препятствие будет преодолено после введения «взрывателя Т и П короткий» (Fuze T and P short). Разработчики надеялись, что их взрыватель будет гореть с большой регулярностью, точно сработает на коротких и длинных дистанциях и обеспечит срабатывание взрывателей ВИТ. Их надежды, в определенной степени, оправдались. Предполагалось, что такой взрыватель заменит «таймер и удар № 52» для небольших казнозарядных орудий. Совпавшее по времени поступление дальнобойных орудий этого типа, имевших более высокую дульную скорость, усложнило их задачу. Сразу возникла проблема эффективности их срабатывания на больших расстояниях. Стало понятно, что применение медленногорящих составов не может решить этой задачи, поскольку нерегулярность их горения с замедлением лишь возрастает. Существовало только два альтернативных решения этой проблемы: либо увеличить эффективный диаметр кольца, либо ввести второе кольцо. Второе решение было опробовано безрезультатно Уильямом Армстронгом. Поэтому 28 мая 1887 года был принят вариант увеличения кольца «взрыватель Т и П чувствительный, средний № 24» (Fuze T and P sensitive, middle No. 24). В этом взрывателе использовался иной механизм активации. Ранее все взрыватели активировались при выстреле: либо рвалась нить, удерживающая боек, либо переворачивался шарик, удерживающий капсюль. Но у некоторых орудий с малой скоростью вылета снаряда приходилось делать эти нити очень тонкими, такие взрыватели становились опасными при зарядке. Эта проблема была решена за счет использования центробежных сил, отбрасывающих бойки в виде шариков с иглами. Затем последовал «взрыватель Т и П № 56» (Fuze T and P No. 56), но лишь в 1901 году «взрыватель Т и П № 58» (Fuze T and P No. 58), первый двухрядный взрыватель, был утвержден для применения в вооруженных силах. Это изобретение открывало новые возможности при проектировании взрывателей шрапнельных снарядов на дальних дистанциях.

Последний значимый шаг в развитии конструкций взрывателей был сделан в 1905 году, когда был принят тип Fuze T and P No. 80, основанный на модели Круппа, для скорострельных 3– и 18-фунтовых орудий. За ними, естественно, последовали другие модели T & P, например, № 88 и 202, лишь слегка отличающиеся отдельными деталями. Например, номер 88 имеет больше сходства с № 80, чем с № 220. Однако у него только одна удерживающая пружинка, один никелированный стальной шарик, который под действием центробежной силы воздействует на шарик-боек. 220-й номер, с другой стороны, не имеет кольца или удерживающей пружинки. У него два отдельных механизма: один для отсчета времени и второй – ударный механизм. Поэтому у него две иглы вместо одной двусторонней, как в № 80 и 88; кроме того, у него несколько изменен предохранительный механизм. В целом различия № 80 и последних номеров сводятся к мелочам, не затрагивая принципа их действия, отдавая дань современным конструкторским требованиям.

Современный «взрыватель Т и П № 80» (Fuze T and P No. 80), изготавливаемый из G-металла, имеет два кольца, закрепленные в верхней части корпуса, нижний на площадке, отградуированной от 0 до 22. Каждое кольцо имеет с нижней стороны желобок, образуя круглый канал, разделяемый металлическими прокладками. Состав, горящий на время, впрессовывается в эти желоба. Прокладки из упаковочного материала укладываются между кольцами, и бумажные кольца прикрывают состав, чтобы предохранить его от сырости. Отверстие с установленным латунным диском и с выпускным отверстием в центре врезается в оба кольца в начале порохового канала для отвода продуктов сгорания. Латунный диск играет важную роль в работе взрывателя. Верхнее кольцо удерживается от вращения штифтами; нижнее может вращаться при настройке. Непосредственно под крышкой размещается шарик с детонатором, поддерживаемым пружинкой над иглой. Ударный механизм размещается в корпусе выше заложенного заряда. Он состоит из шарика с детонатором, на котором устанавливается вторая удерживающая пружинка, и поверх нее помещается металлический ободок и еще одна пружинка. В нижнюю часть взрывателя засыпается порох RP или G.20. При выстреле шарик отсчета времени и ободок отбрасываются назад, растягивая обе пружины. Шарик отсчета времени подтягивается пружиной назад к игле. Происходящая при этом вспышка детонатора проникает через отверстие в стволе и поджигает состав, горящий определенное время, в верхнем кольце и пороховую таблетку в выпускном отверстии. Это взрывает диск выходного отверстия. Пламя проходит по верхнему кольцу в направлении вращения снаряда до момента, определенного установками, достигает прохода в нижнее кольцо с установленной здесь таблеткой пороха, чтобы гарантировать зажигание. Так зажигается второе кольцо, взрывается диск выходного отверстия, и воспламеняется запал взрывателя. Все это время шарик бойка удерживается от иглы усилием пружинки. После смещения или удара этот шарик вылетает, преодолев силу пружинки, и насаживает детонатор на иглу. Пламя проходит через шарик и поджигает запал взрывателя, если этого еще не сделала временная часть взрывателя.

Взрыватели «Т и П» (T & P) используются только в полевых орудиях, снаряды которых обычно взрываются через установленное время. Ударный механизм используется как последнее средство, если не сработал временной, лучше, когда снаряд взорвется хотя бы от удара, чем останется невзорвавшимся на территории врага, – как гласит народная мудрость, полкуска хлеба лучше чем совсем без хлеба. Изначально снаряды с таймерами использовались только как осветительные, но зенитная артиллерия значительно расширила их использование. Большая часть зенитных снарядов летит мимо цели и падает на своей территории. В этом случае, безусловно, неразорвавшийся снаряд лучше, чем разорвавшийся при падении. По этой причине с развитием авиации взрыватели с таймером становились все более востребованны.

Это были специально модифицированные взрыватели типа Fuze, time No. 199, в которых ударная часть взрывателей T & P была блокирована. В маркировку таких снарядов была добавлена сотня (100), например «взрыватель, таймер № 180» (Fuze, time No. 180). Такие снаряды использовались в Первой мировой войне. Использовались также и комбинированные взрыватели, известные как «детонирующие с задержкой времени», например «Fuze, time No. 80/44».

В течение последних 100 лет номенклатура таких изделий значительно выросла. Естественно, что значительная их часть устарела и больше не используется. Мы описали лишь малую толику таких взрывателей, чтобы иметь представление о принципах их действия.

Основные требования к таймерным механизмам:

1. Способность выдерживать жесткие условия обращения с ними, оставаясь безопасными.

2. Способность срабатывать (надежно детонировать) при малых ускорениях.

Имея в виду эти основные принципы, разработчики должны обратить особое внимание на два существующих динамических фактора:

1. Высокое ускорение снаряда в стволе при выстреле.

2. Вращение снаряда.

Используя первый фактор, они могут решить свои задачи по трем вариантам:

1) срезающим проводом;

2) пружинным хомутиком;

3) спиральной пружиной.

Первый вариант в британских ВС был признан устаревшим. Он использовался во взрывателе T&P 65А. Его недостатками были: первое – необходимость использования предохранительного стопорного штифта, чтобы не допустить случайной детонации, второе – у него были слишком ограниченные возможности повысить чувствительность. Второй вариант не требовал такого предохранителя, поскольку он срабатывал при значительных ускорениях, детонатор мог быть размещен на значительном расстоянии от иглы и пружинный хомутик мог быть достаточно жестким. Его недостатком являлось то, что он был подвержен накопительному эффекту последовательных встрясок при транспортировке, что могло привести к непреднамеренному введению взрывателя в боевую готовность. Взрыватель T&P 80 использует этот эффект. Последний вариант свободен от недостатков, перечисленных выше, и, если только он не установлен в крайне чувствительный режим, не требует предохранителя благодаря большому расстоянию, которое может быть установлено между иглой и детонатором. Этот вариант используется в взрывателях T&P 220 и 199.

Второй динамический фактор используется только при разработке взрывателей для снарядов с малой дульной скоростью, например в гаубицах. В этом случае ускорение снаряда относительно небольшое, и, соответственно, силы, прикладываемые к элементам взрывателя, могут быть столь незначительными, что проволочки и пружинки, удерживающие бойки и иголки детонаторов, приходится настраивать на очень чувствительный, а потому и небезопасный для транспортировки режим. Для таких снарядов целесообразно использовать центробежную силу, возникающую при вращении снаряда в нарезном орудии. Этот принцип использовался в устаревшем взрывателе Fuze T and P sensitive, middle No. 24.

Таким образом, конструирование механизма активации заряда с временной задержкой особой трудности не представляет, а вот проблема собственно задержки остается. Было нелегко создать огненесущий таймер, который надежно горел бы более минуты. Для увеличения времени горения необходимо было либо создать медленногорящее вещество, либо значительно удлинить путь горения. Последнего можно достичь, увеличив размеры кольца или их количество. Обе возможности и по отдельности и вместе еще ждут своего решения.

Медленногорящая смесь может быть либо собственно порох, либо какая-либо иная смесь. Скорость горения пороха может быть замедлена, если его смешать с древесным углем, получаемым из дерева при его высокотемпературной обработке. Тонкомерные деревья обжигаются при более низкой температуре и делают смесь более быстрогорящей. Средняя скорость горения может быть обеспечена подбором соответствующей смеси. В британских ВС применяется ряд таких смесей с различной скоростью горения. Существует состав с еще более медленной скоростью горения, известный как РД 202 (RD 202). Он состоит из 77 % перхлората аммония, 20 % древесного угля и 3 % крахмала. Помимо медленного горения, у него есть еще одно преимущество – оно оставляет меньшее количество пепла.

Как правило, T & P взрыватели с таймером имеют два кольца, хотя встречаются и с тремя, и с четырьмя кольцами. В стандартных конструкциях верхнее кольцо обычно зафиксировано, а нижнее может вращаться для настройки времени горения, в зависимости от дальности полета снаряда. В трехкольцевых взрывателях обычно фиксируются верхнее и среднее кольца, если только не применяется специальная перемычка, в которой верхнее и нижнее кольца вращаются вместе, оставляя среднее кольцо неподвижным. Таймер взрывателя может быть выполнен идеально, но его эффективность во время полета в значительной степени зависит от его наполнения, так что инженерные совершенства взрывателя могут быть сведены на нет физическими и химическими свойствами наполнителей. Так что проблемы успешного производства взрывателей в большей степени ложатся на плечи химиков, чем инженеров. Другими словами, перед изготовителем стоит меньше проблем, чем перед поставщиком наполнителя, поэтому ему отводится особая роль в обсуждении эффективности изделия. Как разлитое по бутылкам вино, эффективность каждой партии взрывателей зависит от их наполнителя, даты наполнения, сроков и условий хранения. Но в отличие от вина взрыватели с «возрастом» не становятся лучше. Впоследствии время их горения увеличивается в связи с тем, что в любых климатических условиях ВВ поглощает и удерживает влагу. С другой стороны, выдержанный порох горит быстрее, чем свежеприготовленный. Поэтому взрыватели, заполненные выдержанным порохом, срабатывают быстрее, чем взрыватели, заполненные свежеприготовленным порохом. Влажность при хранении – основной враг взрывателей. Кроме того что влага разъедает корпус взрывателей, она еще и увеличивает время горения. К тому же влага поражает их механизмы, особенно в жарком влажном климате. Наносимые влагой повреждения кумулятивны и перманентны даже при устранении первоисточника этих повреждений. Повреждаются детонаторы, что приводит к частым осечкам и нежелательным разрывам. Продолжительное воздействие влаги не только увеличивает время горения, но может и совсем предотвратить воспламенение, что приводит к осечкам или преждевременным взрывам. Например, смесь может чрезмерно вздуться и вытолкнуть крышку, так что, высохнув, смесь между кольцами образует связь, особенно если рассыпались прокладки. Это приводит к «общей вспышке» и преждевременному срабатыванию заряда снаряда. Общее поражение коррозией корпуса и других стальных деталей также приводит к нежелательным результатам. Поэтому очень важно, чтобы взрыватели испытывались не только во время приемки, но и периодически в течение всего срока их службы. Вновь изготовленные взрыватели подвергаются двум видам испытаний: стендовым и полевым. В стендовых испытаниях отстрел определенного процента снарядов проводится с целью определения соответствия времени горения условиям спецификаций. В полевых испытаниях проводится стрельба из орудий, в этом случае взрыватели испытываются в составе всего комплекса снаряд – орудие. Безусловно, полевые стрельбы наиболее важная часть испытаний, поскольку именно они выявляют все особенности поведения снаряда в реальных климатических условиях, особенно – эффективность передачи вращения, что во многом определяет поведение всех систем взрывателя. При этом определяются отклонения средних и максимальных параметров. Эти отклонения описываются как усредненное отклонение времени срабатывания, отдельное срабатывание от заданного среднего и разность между самой короткой и самой продолжительной задержками. Эти параметры, называемые m.d. и g.d. соответственно, математически связаны между собой и находятся в соотношении 1 к 6. Если требуется проведение более строгих испытаний, то устанавливаются дополнительные требования, например ограничение на допустимые отклонения от средних значений. Однако в настоящее время эти три параметра – скорректированное среднее время срабатывания, среднее и максимальное отклонение от него – считаются достаточными, хотя и это, по своей природе, еще остается рискованным.

Требования, предъявляемые к взрывателям зенитных снарядов, отличаются от аналогичных требований к фугасным снарядам. Для стрельбы по воздушным целям кучность – более важный фактор, чем среднее значение срабатывания, и отстрелянная партия снарядов с хорошими показателями не гарантирует, что оставшиеся снаряды сработают хорошо и в этом случае. Такие «взрывы в ближней зоне» на дальность могут привести к значительным разрушениям, если не предусмотреть соответствующие меры защиты. При испытаниях взрывателей зенитных снарядов присутствие единичного «выброса» не так важно, как в случае взрывателей типа T & P. Периодические испытания взрывателей, находящихся на складах военных частей, ограничены стендовыми испытаниями, полевые испытания столь дороги, что признаны нецелесообразными. Воздействие климатических условий при хранении в значительной степени нейтрализуется упаковкой взрывателей в герметично запаянных луженых банках, но если в эти банки попадает хотя бы незначительная влага, то процессы их деградации значительно ускоряются. Поэтому использование абсорбентов в банках запрещено, и необходимо очень внимательно отнестись к обеспечению их герметизации.

При срабатывании взрывателя важны три фактора:

1. Скорость вращения (спин) снаряда (взрывателя).

2. Давление со стороны горящего заряда.

3. Воздействие высоких температур на состав (определяющий время срабатывания).

Эти факторы не слишком усложняют жизнь, если снаряд летит по низкой (настильной) траектории на малые или средние расстояния, но, когда речь заходит о высоких (навесных) траекториях и дальних дистанциях стрельбы, они приобретают первостепенное значение. Чем выше траектория и длиннее дистанция, тем менее надежно срабатывание взрывателя, и значительно возрастает число осечек. Эти физические эффекты в значительной степени взаимозависимы. Например, спин на уровне моря невообразимо мал, ниже 12 000 оборотов в минуту, но на высоте, например, 15 000 футов (4572 м) в силу уменьшения давления эти эффекты становятся весьма значимыми.

Однако на практике в нормальных условиях считается, что влияние этих факторов является накопленным, и при стрельбе вводятся соответствующие коррективы. Спин производит двоякий эффект:

1. Механический распад пороха в плоскости горения.

2. Закупорка шлаками выхлопных отверстий колец.

При высокой скорости вращения часть разогретой смеси размягчается и, едва воспламенившись от предыдущего слоя, сразу же отбрасывается к внешнему краю желоба кольца задержки времени, прежде чем воспламенится следующий слой. Горение, таким образом, замедляется и становится нерегулярным. Этот эффект незаметен с обычным порохом при медленном вращении, но, поскольку центробежная сила прямо пропорциональна квадрату угловой скорости, эффект резко возрастает при повышенных скоростях вращения, а при 30 000 оборотах в минуту горение становится нерегулярным и может прекратиться совсем. Содержание серы в порохе оказывает значительное влияние на этот процесс, поэтому ее содержание ограничено 10 %. Шлаки, или продукты горения, под действием центробежных сил засоряют выхлопные отверстия колец, что приводит к увеличению давления внутри их. Такое давление может взорвать ограничения колец, нарушая временные циклы. Последовательность таких маленьких взрывов приводит к пульсации давления, уменьшению общего давления на горящую поверхность, вызывая снижение скорости горения. Все это усугубляет необходимость искать бесшлаковые горючие вещества для систем задержки времени взрывателей.

Эффекты, связанные с давлением, можно рассматривать с двух точек зрения:

1. Статическое давление атмосферы, при котором горит система контроля взрывателя.

2. Динамическое давление, связанное с движением снаряда в потоке воздуха.

Любое увеличение давления на горящую поверхность увеличивает скорость горения и, соответственно, уменьшает время горения и расстояние до взрыва. Таким образом, чем выше траектория полета, тем меньше статистическое давление и дольше время горения. Падение барометрического давления приводит к тому же эффекту. Динамическое давление максимально на головку взрывателя, находящегося в головной части снаряда, летящего в воздушном потоке. Эксперименты показали, что давление на боковые части снаряда понижено, фактически давление на цилиндрическую часть снаряда оказывается ниже атмосферного. Давление конечно же зависит от скорости полета, но кривая его распределения вдоль снаряда практически неизменна. При скорости ниже 800 футов (244 м)/с давление на головную часть снаряда невелико, но при скоростях, сравнимых со скоростью звука, оно резко возрастает, и область повышенного давления распространяется дальше по корпусу снаряда. Поэтому для всякого снаряда и взрывателя повышение скорости влечет за собой увеличение давления на выхлопные (или вентиляционные) отверстия. Кроме того, давление на взрыватель будет тем больше, чем больше будет снаряд, на котором он установлен, так как выхлопные отверстия на взрывателе снаряда крупного калибра будут выдвинуты дальше вперед от ската гильзы. Контуры взрывателя должны как можно меньше влиять на распределение давления по поверхности снаряда, поэтому они должны гладко вписываться в его формы. Необходимо избегать каких-либо выступающих частей, которые могли бы создать вакуум непосредственно за такими выступами.

Влияние температуры можно разбить на три фактора:

1. Начальная температура взрывателя.

2. Изменения температуры, связанные с «включениями» (горением) отдельных его частей.

3. Потеря тепла или нагрев за счет теплообмена с окружающими телами и атмосферой, учитывая, что повышение температуры приводит к увеличению скорости горения и, соответственно, времени срабатывания взрывателя.

Рассмотрим эти три фактора:

1. Изменения начальной температуры можно не рассматривать, поскольку они зависят лишь от температуры газов в стволе орудия.

2. Изменения температуры, связанные с теплопроводностью при «включении» (горении) отдельных частей, заметны лишь в состоянии покоя (тестовых режимах). В полете они компенсируются охлаждающим действием потока воздуха.

3. Потеря тепла или нагрев взрывателя происходят лишь при контактах с атмосферой и по следующим трем причинам:

а) начальная разница температуры взрывателя и окружающей среды;

б) падение температуры с высотой. При подъеме на высоту 10 000 футов (3048 м) над уровнем моря происходит падение температуры примерно на 21° Цельсия. На высотах между 10 000 и 20 000 футов разница еще больше – 29°. Далее температура изменяется резче, так на 30 000 футах над уровнем моря, при половинной влагонасыщенности, температура воздуха будет составлять минус 31,2 °F, или ниже минус 60 °С, так что при больших углах стрельбы влияние температуры может быть значительным;

в) эффект быстрого движения заключается в сжатии воздуха вокруг головной части снаряда. Такое сжатие происходит быстро, и его энергия приводит к повышению температуры.

 

Приведенный выше обзор проблем, которые необходимо решить для создания надежного взрывателя, ясно показывает, почему канониры (пушкари) прошлого не смогли предложить сколь-нибудь стоящего устройства контроля времени взрыва, хотя им не усложняли жизнь вопросы высоких скоростей, больших высот и дальности полета. Скрытые под этим на первый взгляд простеньким устройством проблемы потребовали для их решения изобретательности самых современных инженеров, химиков и физиков. Приведенный анализ показывает также, что и при всех достижениях последнего времени мы еще не нашли эффективных решений против современных воздушных целей. Эта проблема практически нерешаема в рамках взрывателей воспламеняющего действия. По этой причине немцы после Первой мировой войны обратили свои поиски в область механических таймеров – устройств, работающих на принципах часовых механизмов, вместо горения. За ними последовали британцы. Преимущество механических таймеров прежде всего в преодолении большинства, если не всех, сложностей, связанных с горением. Дополнительные, весьма значительные их преимущества – возможность периодических испытаний без разрушительных взрывов и линейная установка времени срабатывания. Последнее позволяет использовать единую модель практически на всех снарядах, если известно время полета, поскольку оно практически не зависит от спина снаряда, кроме крайне высоких скоростей вращения. Однако взрыватели с механическими таймерами также не без недостатков, так, первая такая модель, утвержденная для использования в британских ВС, – Fuze, time, mechanical, No. 200 («взрыватель, время, механический, № 200»), была далеко не безупречна. Центральную роль в механизме играет спусковая (боевая) пружина, поскольку от ее качества изготовления и закалки зависит надежность и точность срабатывания взрывателя. К этому необходимо добавить условие сохранения упругости в течение долгого времени хранения. Нельзя игнорировать и стоимостные соображения. Это были основные факторы, сдерживающие широкое применение механических таймеров на первых порах их появления. В период между Первой и Второй мировыми войнами было рассмотрено порядка полдюжины незначительно отличающихся конструкций таких таймеров, и во Второй мировой войне их применение было значительно расширено.

Необходимо отметить еще два типа «безударных» взрывателей. Первый – механический дистанционный взрыватель, срабатывающий после полета на определенное расстояние, но не за счет отсчета времени. Его срабатывание зависело от количества оборотов шпинделя, проходящего через его центральную ось. Шпиндель удерживался от вращения лопастями или иными подвесными «инерционными» приспособлениями. Такой таймер не включался до выстрела. Время его срабатывания зависело от дульной скорости, шага нарезов и калибра орудия, выстреливающего снаряд. Хотя такой взрыватель и не имел внутреннего источника движения, такого, как, например, пружина, его выступающие лопасти или «инерционные» приспособления создавали риск несрабатывания в случае их повреждений при зарядке снаряда в орудие. Ни один такой взрыватель не был принят британскими ВС, хотя модель Томпсона и проходила апробирование. Второй тип «безударных» взрывателей был представлен в 1944 году. Он принципиально отличался от всех предыдущих взрывателей, был известен как «взрыватель сближения» (proximity fuse) и срабатывал от команды радара.