2
2
В КБ развернулась большая исследовательская работа. Это время, первая половина 1940 года, вообще отличалось для нас резко возросшим объемом работ по созданию самых разных образцов артиллерийского вооружения. С одной стороны, усилия были направлены на создание новых мощных танковых пушек, и в сравнительно короткий срок появились опытные танковые пушки калибром 85 миллиметров с начальной скоростью снаряда 800 метров в секунду и весом его 9,2 килограмма, а также орудие калибром 107 миллиметров с весом снаряда 16,6 килограмма и с начальной скоростью 680 метров в секунду, — о них я уже рассказывал. С другой стороны, усилия были направлены на создание новых мощных противотанковых пушек. В том же году были изготовлены стволы для сверхмощных противотанковых пушек калибром 85 миллиметров с начальной скоростью снаряда 1200 метров в секунду и калибром 107 миллиметров с начальной скоростью снаряда также 1200 метров в секунду. Обе трубы накладывались на лафет 122-миллиметровой пушки образца 1931 года.
Но, пожалуй, наибольшее внимание все же в то время было сосредоточено на отыскании наивыгоднейшего баллистического решения и калибра для противотанковой пушки в интервале 45–60 миллиметров. Это задерживало все работы по созданию пушки, а ясности с выбором калибра не было. Артиллерийский комитет ГАУ предлагал калибр 55 миллиметров, Артиллерийская академия имени Дзержинского — калибр 60 миллиметров, причем обе организации работу с выбором калибра и оптимального баллистического решения неимоверно затягивали
Деятельность нашего конструкторского бюро не получит мало-мальски полного освещения, а практические результаты нашей работы покажутся в известной мере случайными, если не подчеркнуть роли и значения для всего КБ и перспектив его развития научно-исследовательских работ, которые с первых лет существования КБ велись наравне с проектно-конструкторскими и с обслуживанием цехов валового производства. Можно даже сказать, что научно-исследовательская деятельность имела преимущественное положение над другими договорными работами КБ, так как, далеко не всегда давая конкретные результаты для узкопрактических целей, предопределяла дальние перспективы. Она выполняла ту же роль, что и фундаментальные исследования для всего народного хозяйства, или, говоря военным языком, роль стратегической разведки. И надо еще раз отметить, что далеко не всегда удавалось нам доказать в вышестоящих учреждениях необходимость финансирования тех или иных перспективных исследований нашего КБ. Однако без этих исследований невозможно было бы создание целого ряда орудий, в том числе и противотанковых, с высокой начальной скоростью снаряда. Несколькими годами раньше, занимаясь проблемами единоборства дота и танка, то есть брони и снаряда, мы не могли не затронуть вопроса о борьбе снаряда полевой артиллерии с броней и вооружением танка. Орудие, стреляющее по подвижному танку, находится на положении дота, у которого броневая защита многократно ослаблена. Для дота осколок снаряда безопасен, полевое орудие тот же осколок может вывести из строя Следовательно, пушка должна поражать движущийся танк на возможно большем расстоянии, она должна для этого обладать высокой бронепробиваемостью, высокой кучностью стрельбы и высокой скорострельностью.
Танк находится в более выгодном положении, у него крепкая броня, он движется, вооружение его эффективнее для поражения полевой пушки. Чтобы хотя бы уравнять шансы полевого орудия в его борьбе с танком, мы пришли к выводу, что следует в первую очередь заняться подбором калибра и скорости снаряда полевого орудия. Было проведено огромное количество расчетов, которые позволили установить, что противотанковое орудие должно иметь начальную скорость снаряда гораздо более высокую, чем до этого имели противотанковые и дивизионные пушки.
Внутрибаллистические исследования также показали, что нужно стремиться получить наибольшую скорость снаряда при относительно коротком стволе. К решению этой задачи можно было прийти несколькими путями. Для начала мы занялись стволом с коническим каналом (у такого ствола диаметр у каморы больше, чем в дульной части). Расчет показал, что в этом случае действительно получается высокая скорость снаряда при длине ствола меньшей, чем у цилиндрического, при прочих равных условиях. Однако конический ствол имел два существенных недостатка: сам ствол был очень сложен в изготовлении, а снаряд для конического ствола гораздо сложнее обычного снаряда. Тем не менее мы продолжали исследования конического ствола, положившие начало всей научно-исследовательской деятельности нашего КБ.
Поскольку основные работы относились к стволу и снаряду, проведение их поручили существовавшей тогда ствольной группе, и лично Владимиру Ивановичу Розанову. Читателю уже известно, что последние годы работы Розанова в нашем КБ сложились довольно драматически, однако нужно отдать ему должное, до этого он внес немалый вклад в общее дело. Он умел организовать работу, подобрать людей, к тому же имел большую склонность к исследованию, чем к конструированию. Горячо и энергично взялся Владимир Иванович за новое сложное дело. Большую трудность представляло решение таких вопросов, как внутренняя баллистика конического ствола, прочностные расчеты, выбор крутизны нарезки канала, разработка инструмента для изготовления трубы и многое другое. Нам не удалось из-за отсутствия этой работы в планах ГАУ заказать специальным КБ изготовление снаряда и гильзы для конического ствола, поэтому пришлось и этим заниматься силами КБ. При всех трудностях, порой казавшихся непреодолимыми, положительным было то, что таким образом удалось положить начало комплексному проектированию пушки и снаряда к ней.
Не скоро появилась конструкция конической трубы. Много было изведено бумаги, времени и энергии. При разработке проекта снаряда тоже хлебнули горя. Перебрали различные варианты, а какой лучше — невозможно это определить теоретически, нужна стрельба. Приступили к изготовлению ствола. Немало хлопот доставил конический ствол технологам при разработке технологии и инструмента. С грехом пополам справились с чертежами и спустили их в цех. Это было лишь началом новых трудностей. Инструментальный цех работу встретил «в штыки». Единственный, кто нас поддержал, — мастер-инструментальщик Василий Кузьмич Крохин, человек с острым умом и воистину золотыми руками. В сущности, он один и занимался нашим стволом Одновременно заготовительные цехи вели работу над поковками для трубы конического ствола. Заготовки заказывались с большим запасом по количеству — учитывалось, что потребуется с трудом отлаживать технологию и инструмент — здесь неизбежен брак. Поковки выполнили удачно, и они поступили в механосборочный цех. Вот тут-то и хватили горя и конструкторы с Розановым во главе, и технологи, и инструментальщики, и рабочие. Коническая расточка труб не удавалась — сплошной брак. Запасы заготовок труб таяли. Заказали еще несколько поковок. Цех по-прежнему гнал трубы в брак. Появились люди, которые утверждали, что задача непосильна для производства и лучше прекратить напрасный труд Но не для того мы брались за дело, чтобы остановиться на полдороге, мы и раньше понимали, что работа нелегкая Наконец после долгих мучений удалось добиться в одной трубе конической расточки, правда, с огромным количеством огрехов Обмеры канала ствола показали причудливую картину: вместо строгого конуса было нечто конусообразно-волнистое. Все же мы решили допустить эту трубу к дальнейшей обработке, так как хотели осваивать последующие технологические операции и инструмент к ним. Тем временем опыты по внутренней расточке канала ствола продолжались на других заготовках, но безуспешно.
Операция полировки тоже доставила много хлопот. Но все же трубу не вывели в брак, хотя кое-что и подпортили. Теперь предстояла нарезка канала ствола. Операция эта всех нас очень страшила. В то время цех еле-еле справлялся и с нарезкой цилиндрических труб. А у нас не просто ствол, а ствол конический, для которого нужно еще отрабатывать нарезательную головку и копир станка, который задает крутизну нарезке. Но делать нужно. Установили трубу на станок, дали указание нарезчику работать с минимальной подачей по глубине. Подобных работ никогда на заводе не проводилось, поэтому возле станка собралось столько любопытных, что нарезчик взмолился — мешали работать. Ни мольба, ни приказы не помогали — люди не уходили из цеха.
И вот станок подготовлен. Осталось нажать кнопку. Еще раз посмотрели чертежи нарезательной головки, установку станка. Вроде бы все в порядке. Кнопка нажата, все пришло в движение: штанга с нарезательной головкой нырнула в канал ствола и пошла к казеннику. Дойдя до заданного предела, вновь пошла обратно, поворачиваясь, согласно копиру, на заданный угол. Все с нетерпением ждали завершения рабочего цикла. Как только головка, обливаясь маслом, вышла, нарезчик остановил станок, занялся установкой подачи резцов для следующего хода, а все мы по очереди заглядывали в ствол, осматривали стружку, резцы, пытаясь предугадать результаты работы. Нарезка продолжалась. Когда была достигнута заданная глубина, решили осмотреть дно нарезов. Притащили оптическую трубу, вставили в ствол, поочередно приникали к окуляру. Восторженных возгласов не слышалось. Да и нечем было восторгаться. Дно получилось жутким. Несмотря на это, весь цикл работ по нарезке канала ствола закончили. Тщательное изучение показало, что работа — брак. Нарезательная головка требовала доработки. К ней приступили. А что делать со стволом? В мартен, казалось бы. Но с этим, решили, всегда успеем. Пока нет трубы ствола, вся работа по пушке стоит на месте. Лишь ствол дает движение остальным группам. А работы непочатый край: отрабатывать снаряды, поддон-гильзу, подбирать пороха и т. д. Поэтому решили не ждать, пока механосборка даст другую трубу, а с этой собрать стенд и сделать хотя бы несколько выстрелов. Провели необходимую доработку трубы и пустили ее на сборку.
Опытный цех и конструкторы не прекращали работу по сборке стенда ни днем ни ночью. Всем хотелось поскорей произвести выстрел из конического ствола. Наконец этот момент наступил. Пушка-стенд установлена, подготовлены приборы для определения скорости снаряда и давления в стволе, наготове поддоны-гильзы и снаряд. Снаряд выбрали такой, который требовал меньших усилий при обжатии во время прохождения по конусу ствола. Зарядили орудие половинным зарядом, проверили прибор для записи скорости полета снаряда. Все ушли в укрытие. Стреляющий по команде потянул спусковой шнур. От резкого звука выстрела зазвенело в ушах. Такой звук выстрела свидетельствовал о высоком дульном давлении. Вышли из укрытия, осмотрели пушку-стенд. Все в порядке. С большим трудом нашли снаряд. Его хорошо обжало, прокалибровало — он стал похож на обычный, классический снаряд. Поверхность снаряда была исписана выступами и впадинами от нарезов канала. Такой снаряд все мы видели впервые. Скорость и давление в канале ствола оказались несколько меньше расчетного — это нас не беспокоило. Произвели еще один выстрел с половинным зарядом, затем — с трехчетвертным. Звук стал еще сильнее и резче. Наконец, подготовили стенд для выстрела нормальным зарядом, произвели выстрел. Резкость звука усилилась. Снаряд в головной части оказался сильно деформированным. Скорость снаряда на нормальном заряде получилась равной 965 метрам в секунду при расчетной 1000 метров в секунду. В то время таких скоростей мы не знали. Давление в канале ствола равнялось расчетному. Как позже выяснилось, потеря скорости происходила из-за деформации снаряда во время прохождения по каналу ствола, чистота обработки которого, как уже упоминалось, оставляла желать лучшего.
Результаты первой стрельбы всех нас удовлетворили. В программу других испытаний включили задачу добиться получения расчетной скорости снаряда 1000 метров в секунду. Получили среднюю скорость 997 метров в секунду, при этом давление в канале ствола намного превысило расчетное. Эти повышения нагрузки ствол выдержал, так как запас прочности был очень большим, намного больше, чем для цилиндрических стволов. После второй стрельбы Розанову поручили произвести полную сравнительную оценку конического и цилиндрического стволов при прочих равных условиях. И хотя трудно было ожидать слишком благоприятной картины, все же скорость почти 1000 метров в секунду мы получили. Такой скорости в арсенале артиллерийских систем крупного калибра в те годы не было нигде — ни у нас, ни за рубежом. Причем рекордную эту скорость получили при коротком стволе Конечно, конический ствол весьма сложен в изготовлении, да и снаряд к нему тоже отличается непростой конфигурацией. Но мы исходили из того, что, коль скоро пушка с такой баллистикой стране понадобится, сможем найти и оптимальные методы изготовления трубы и снаряда.
На этой стадии работы над коническим стволом решили прекратить. Но значения этого первого опыта не следует недооценивать. Там, где речь идет о воспитании творческого коллектива, порой опыт неудачный (или не совсем удачный) оказывается чрезвычайно эффективным, творческое мышление как бы расковывается, появляется вкус к поиску и к эксперименту, исчезает страх перед неудачей, провалом, без которых невозможна творческая работа. Конический ствол, положивший начало научно-исследовательским работам, сыграл добрую службу нашему КБ. В дальнейшем научно-исследовательская группа непрерывно расширяла область деятельности, укреплялась талантливыми кадрами. Повлияла она и на структуру конструкторского бюро. В сущности, наше КБ работало в трех основных направлениях, обслуживание цехов валового производства, проектирование для решения текущих задач (по созданию той или иной артиллерийской системы) и проектирование на перспективу — прогноз вооружения.
Отказавшись от использования в практической работе конического ствола, мы вновь занялись исследованием цилиндрических труб, изыскивая способ получения высоких скоростей снаряда.
Длина ствола действительно увеличивалась, однако это увеличение, как показали расчеты, проведенные в больших объемах, не препятствовало практическому применению этих стволов. Научно-исследовательские работы в этом направлении и привели к тому, что в 1940 году мы уже свободно оперировали такими скоростями, как 1100 и даже 1200 метров в секунду.
Сверхмощные стволы были хорошо изучены и освоены в изготовлении. Вместе с тем накопленный опыт позволял нам с уверенностью браться за такую сложную задачу, как определение наивыгоднейшего калибра для новой мощной противотанковой пушки. По нашим расчетам, новая противотанковая пушка должна была пробивать броню 100 миллиметров толщиной с дистанции 500 метров, а броню 90 миллиметров толщиной с дистанции 1000 метров. Толщина брони тяжелого танка КВ была 75 миллиметров. Таким образом, новое орудие оказывалось не только современным, но и весьма перспективным. Расчеты показали, что для решения поставленной задачи (по бронепробиваемости) нужна пушка с мощностью примерно в четыре раза больше 45-миллиметровой противотанковой пушки и с калибром в диапазоне 45–60 миллиметров (ближе к 60 миллиметрам).
Работу по уточнению калибра поручили Мещанинову и Семину.
Исследование ствола калибром 45 миллиметров показало, что если снаряду весом 1,43 килограмма придать скорость даже 1000 метров в секунду, то это повысит мощность орудия всего на 72 процента (в то время как нам необходимо четырехкратное увеличение). Чтобы достигнуть желательного прироста, скорость снаряда должна быть примерно 1400–1500 метров в секунду. Практически обеспечить такую скорость не представлялось возможным.
Дальнейшие расчеты показали, что наивыгоднейшим будет калибр 57 миллиметров при снаряде весом 3,14 килограмма с начальной скоростью 1000 метров в секунду.
Новой пушке присвоили заводской индекс ЗИС-2.
Для ускорения дела я решил поехать в Москву и лично доложить результаты исследований. Перед отъездом поручил Шефферу, Ренне, Мещанинову, Котову и Горшкову составить график работ на подготовку технической документации, а также на изготовление и заводские испытания опытного образца ЗИС-2. Кроме того, были выданы исходные данные и для начала проектных работ.
В Наркомате вооружения я ознакомил с результатами наших исследований Ванникова и Сатэля. Эдуард Адамович Сатэль был членом коллегии и председателем технического совета Наркомата вооружений. Ему подчинялись все опытно-конструкторские работы. Сатэль был высококвалифицированным специалистом и опытным руководителем. Еще до революции он окончил Московское высшее техническое училище, имел большой опыт инженерной работы. Когда началось строительство Сталинградского тракторного завода, он был начальником стройки, а затем — главным инженером этого первенца советской индустрии. Одновременно читал лекции в Сталинградском индустриальном институте. Позже Серго Орджоникидзе направил Сатэля главным инженером на строительство Ново-Краматорского завода, а затем забрал к себе в наркомат, где Эдуард Адамович успешно внедрял высокую культуру в технологию и организацию производства и добился высоких показателей.
Незадолго до Великой Отечественной войны Сатэль организовал кафедру специальной технологии в МВТУ и руководил ею до назначения проректором по учебно-научной части Академии.
После тщательного изучения и обсуждения Ванников и Сатэль одобрили тактико-технические требования и калибр новой противотанковой пушки ЗИС-2. Ванников посоветовал:
— Материал нужно доложить маршалу Кулику.
В тот же день я встретился с Куликом. Он предупредил мой доклад словами:
— Прежде чем вас выслушать, я выскажу свои пожелания к противотанковой пушке…
Пожелания его заключались в следующем. Противотанковая пушка всегда ведет огонь по видимой цели прямой наводкой с открытой позиции. Поэтому до первого выстрела ее нужно тщательно замаскировать. Отсюда, пушка должна быть небольших размеров. Важность этого требования усугубляется тем, что пушка может быть выведена из строя не только снарядом, но и осколком снаряда. Кроме того, для эффективной работы пушка должна обладать высокой скорострельностью и кучностью боя. Перед стрельбой или в процессе отражения танковой атаки потребуются изменения огневой позиции орудия, осуществляемые прислугой вручную. Следовательно, пушка должна быть минимальной по весу, а также легкой на ходу, а для переброски противотанковой артиллерии из одного района в другой способной выдерживать скорость передвижения, равную скорости автомобиля-тягача.
По сути, это были те требования к новой противотанковой пушке, которыми руководствовались и мы.
Ознакомившись с материалами наших исследований, маршал одобрил тактико-технические требования и предложенный нами калибр 57 миллиметров. Я счел нужным напомнить, что выбор оптимального калибра для противотанковой пушки поручен также Арткому ГАУ и Артиллерийской академии имени Дзержинского.
— Ждать не можем, — ответил Г.И.Кулик. — Пушка очень нужна…
На техническом совещании КБ, состоявшемся после моего возвращения из Москвы, был заслушан и утвержден график работ.
Общую компоновку ЗИС-2 вел Владимир Иванович Сапожников, талантливый молодой инженер, пришедший к нам в 1938 году после окончания Горьковского индустриального института. Как конструктор Сапожников подавал большие надежды.
На разработку технической документации отводилось полтора месяца, а на изготовление опытного образца — три месяца от начала проектирования. В октябре 1940 года должен был прозвучать первый выстрел нового орудия.
57-мм противотанковая пушка ЗИС-2
В основу проекта 57-миллиметровой пушки ЗИС-2 была положена конструктивно-технологическая схема 76-миллиметровой полковой пушки Ф-24 как типовая. Это исключало поиск идеи, разработку предварительного проекта (аванпроекта) и эскизного проекта, позволило сразу приступить к разработке технического проекта и рабочих чертежей. Схема полковой пушки Ф-24, прошедшей большие испытания и показавшей высокие качества, в значительной степени отвечала требованиям к новой противотанковой пушке. Кроме замены трубы на 57-миллиметровую, коренной переработки требовали лишь некоторые механизмы, в их числе — накатник (у Ф-24 он расположен под стволом, а у ЗИС-2 нужно было установить его над стволом). Угол вертикального наведения у Ф-24 был 65 градусов, теперь же нам требовалось всего 25 градусов. Полковая пушка имела откидные сошники, а для ЗИС-2 намечали сделать их постоянными для сокращения времени перехода из походного положения в боевое и обратно. Уменьшение угла вертикального наведения позволяло также применить в новой системе тормоз отката с постоянной длиной отката, что резко упрощало задачу.
В основу тактико-технических требований на новую пушку было положено оптимальное соотношение веса орудия и его мощности. «Сорокапятка» весила всего 520 килограммов. Но наши подсчеты показали, что нам необходимо резко повысить рациональность ЗИС-2 (определяемую так называемым коэффициентом использования металла). Если создавать пушку с тем же коэффициентом использования металла, то четырехкратное повышение мощности приведет к такому же повышению веса в боевом положении. То есть при мощности орудия 160 тонна-метров наша ЗИС-2 будет весить более двух тонн. Это было недопустимо, и мы приняли для ЗИС-2 вес в боевом положении не более 1150 килограммов при мощности 150–160 тонна-метров. Напомню, что столько же весила в боевом положении знаменитая трехдюймовка. Таким образом, если в ЗИС-2 мы сумеем осуществить наши ТТТ, то новая артиллерийская система встанет в ряд не только с самыми мощными, но и с самыми технически совершенными орудиями в мире. Для ЗИС-2 предусматривалась бронепробиваемость около 100 миллиметров на дистанции 500 метров, скорострельность 25–30 выстрелов в минуту, угол горизонтального обстрела 60 градусов, вертикального — 25 градусов, скорость передвижения на марше — 50 километров в час.
Снаряд для ЗИС-2 был принят весом 3,14 килограмма при начальной скорости 1000 метров в секунду Гильзу решили использовать от 76-миллиметровой дивизионной пушки с так называемым переобжатием дульца гильзы с калибра 76 на 57 миллиметров. Гильза, таким образом, почти полностью унифицировалась.
Отрицательным в баллистическом решении была весьма высокая плотность заряжания При этом оптимальная длина ствола равнялась 63,5 калибра, то есть 3520 миллиметрам Такой длины ствола и плотности заряжания в артиллерии до сих пор не знали.
Несколько позже в порядке эксперимента мы изготовили и испытали стрельбой баллистический ствол калибром 57 миллиметров с начальной скоростью снаряда 1150 метров в секунду при весе его 3,14 килограмма. Была достигнута скорость, близкая к заданной, но живучесть ствола оказалась очень низкой. Так, после 40 выстрелов начальная скорость снаряда резко упала, снаряд летел мимо цели, а после 50 выстрелов ствол пришел в такое состояние, что снаряд не получал «закрутки» в канале ствола и летел кувыркаясь Эксперимент позволил установить, что для противотанковой пушки малого калибра дальнейшее повышение бронепробиваемости могло осуществляться лишь за счет увеличения калибра и начальной скорости снаряда, а также путем использования специальных снарядов.
Решение баллистической задачи и конструктивно-технологическую разработку ствола поручили молодому конструктору М.А.Бибикину.
Он закончил индустриальный институт, специальной подготовки в проектировании артиллерийских систем не имел, но за время работы у нас в КБ показал себя хорошо. На его счету уже было два ствола, осуществленные «в металле». И хотя для решения комплекса задач по стволу ЗИС-2 этого было маловато, все же работу поручили Бибикину, учитывая, что ему помогали Мещанинов и Муравьев, которые создавали все стволы для наших пушек, а их к тому времени появилось уже немало.
Определив наивыгоднейший вариант баллистического решения, Бибикин приступил к проектированию ствола и подготовил материал для заказа на проектирование и изготовление гильзы и снаряда. Кроме того, он составил эскизы на трубу, кожух, казенник. Эскизы были спущены в цех для изготовления поковок.
Кроме перечисленных конструкторов в разработке основных агрегатов ЗИС-2 принимали активное участие Иванов (затвор), Калеганов (противооткатные устройства), Ласман (люлька), Шишкин (верхний станок и лобовая коробка). Разработкой описания и обслуживания пушки занимался инженер Земцов.
Так начался процесс рождения мощной противотанковой пушки ЗИС-2, судьба которой при всей ее драматичности оказалась необычной, знаменательной. ЗИС-2 сама по себе была совершенной артиллерийской системой. Но мало этого: не прошло и двух-трех месяцев после первого выстрела противотанковой пушки ЗИС-2, как на ее базе была создана новая артиллерийская система, которая приковала внимание и заставила заговорить о себе военно-артиллерийскую и инженерно-конструкторскую общественность всей страны, а позже и всего мира.