Фото из рекламного буклета, посвященного надствольным гранатам Бергмана
Двухступенчатая граната Бергмана представляла собой винтовочную гранату, в хвостовой части которой располагался дополнительный заряд, придававший ей дополнительное ускорение. Граната выстреливалась обычным способом, при помощи мортирки, закрепленной на стволе винтовки. На безопасном расстоянии от стрелка в гранате срабатывал второй заряд и она, по сути, превращалась в ракету. Во время Второй мировой войны компания Бергмана разрабатывала два типа гранат. Малая двухступенчатая граната очень напоминала традиционную большую винтовочную бронебойную гранату. Она выстреливалась из винтовки со скоростью 38 метров в секунду. Однако дополнительный заряд позволял ей почти моментально набрать скорость в 122 метра в секунду, а затем достигнуть скорости 160 метров в секунду.
Большая двухступенчатая граната была очень внушительным устройством. Она весила 1,7 килограмма. В самой компании признавали, что это был максимальный по весу заряд, который было можно выстрелить при помощи винтовочных устройств. Получив начальную скорость в 7 метров в секунду, за счет дополнительного заряда она развивала ее до 70 метров в секунду. Если говорить о ее боевой мощи, то предполагалось, что она могла пробить броню толщиной в 150–180 сантиметров. Относительно ее остальных тактико-технических характеристик информация отсутствует.
Самое главное преимущество данной разработки Бергмана состояло в том, что для ее использования не требовались никакие новые аппаратные средства. В итоге любой немецкий солдат, обладавший карабином К98к и мортиркой, мог в любой момент приобрести очень мощное противотанковое оружие. Компания-производитель подчеркивала, что развивала данный тип вооружений по собственной инициативе, а отнюдь не по заказу германского правительства и командования Вермахта и СС. Остается непонятным, для кого предназначался буклет. Но в любом случае проект Бергмана никогда не использовался в германской армии, из чего можно сделать вывод, что сам буклет не попал в руки заинтересованных лиц.
Массовое появление советских танков Т-34 на Восточном фронте вынудило немецкое командование заняться поиском и разработкой еще более мощного противотанкового оружия, которое могло бы легко и без каких-либо проблем использоваться пехотой в бою. Весной 1942 года управление вооружений сухопутных сил Германии обратилось к нескольким компаниям с предложением разработать принципиально новый тип противотанкового оружия. Немного известно о тех проектах, которые были предложены в ответ. В частности, речь идет о проекте д-ра Генриха Лангвайлера, который трудился в «Акционерном обществе Гуго Шнайдера» (HASAG) в лейпцигском Альтенбурге.
Чертеж первой модели Фаустпатрона
Именно Лангвайлер сконструировал специфическое устройство, которое назвал Фаустпатроном (патрон-кулак). По сути, устройство состояло из короткой трубы-ствола и кумулятивного заряда, который выпускался из данной трубы. Полная длина данного устройства составляла 35 сантиметров. Приводилось в действие оно пружинным рычагом, располагавшимся в самом стволе. Кумулятивный заряд, фиксировавшийся посредством двух штифтов, находившихся внутри трубы, приходил в движение по своей оси. Вращение усиливалось благодаря винтовым нарезам на самом заряде. Заряд (собственно фауст) поначалу был в диаметре 80 миллиметров и весил один килограмм.
Основой для создания эффективных средств борьбы с танками в ближнем бою — противотанковых гранат и гранатометов — явились боеприпасы с кумулятивной боевой частью. Кумулятивное действие при взрыве известно с 60-х годов XIX века. Практическое же применение эффект направленного взрыва нашел сначала в горно-подрывных работах, а позже — в противотанковых боеприпасах. Кумулятивный боеприпас имеет в головной части выемку в форме воронки, покрытую металлической облицовкой. В первых образцах этих боеприпасов использовался заряд ВВ, состоящий из смеси тротила с гексогеном. При подрыве заряда в зоне выемки продуктами взрыва создается высокое давление — в сотни тысяч атмосфер, облицовка схлопывается, и из нее образуется так называемая кумулятивная струя со скоростью движения частиц в ее головной части до 10 км в секунду. Струя способна пробивать броню, бетон и другие преграды значительной толщины, производить за преградой разрушения, поражать живую силу и оказывать на нее шоковое воздействие, зажигать горючие вещества, инициировать взрыв боеприпасов. Пробивное действие кумулятивной струи практически не зависит от скорости снаряда, поэтому кумулятивные боеприпасы могут использоваться в орудиях с невысокой начальной скоростью.
Для стрельбы кумулятивными снарядами по танкам и другим бронированным целям эффективными оказались безоткатные системы оружия, имеющие легкие тонкостенные стволы с открытой казенной частью. Такие системы обеспечивают снаряду сравнительно невысокую начальную скорость, но делают пусковое устройство безоткатным и легким, что позволяет вести огонь с плеча, сошки или легкого станка.
Специфику кумулятивного действия заряда взрывчатого вещества иллюстрируют обычно такими примерами. Если цилиндрическую шашку бризантного ВВ поставить на бронеплиту и подорвать, имея детонатор в середине шашки, то энергия взрыва распространится в равной мере по всем направлениям, а на броне образуется лишь небольшая вмятина. Но если в таком же заряде ВВ детонатор поместить в верхнем торце шашки, то действие взрыва будет более сильным в направлении плиты и соответственно вмятина на ней после взрыва будет большей глубины. Однако в обоих случаях рассеивание продуктов взрыва происходит во все стороны. Если же заряд имеет по оси выполненную на обращенной к плите части коническую или сферическую выемку, то в результате взрыва в плите образуется более глубокая вмятина в виде кратера. Наличие выемки в заряде ВВ приводит к тому, что направление потока продуктов взрыва сосредоточивается по оси выемки, а не рассеивается по всем направлениям. Образуется струя из продуктов взрыва ВВ в виде узкого пучка газов с лучом света. Скорость струи в фокусе достигает 15 километров в секунду. Но наибольшее воздействие на плиту достигается в том случае, когда стенку выемки в заряде покрывают металлической облицовкой. При подрыве заряда с облицовкой выемки медной или стальной воронкой бронеплита даже значительной толщины пробивается насквозь. Происходит это таким образом. При срабатывании детонатора, расположенного в верхнем торце шашки, во взрывчатом веществе распространяется детонационная волна в направлении выемки. Скорость детонации ВВ, используемых в кумулятивных зарядах, составляет 7–9 км/с. Детонационная волна при такой скорости оказывает на металлическую облицовку огромное давление — до 800 тысяч атмосфер. В результате металл облицовки схлопывается и вытягивается вдоль оси выемки в виде кумулятивной струи. Металл, из которого состоит кумулятивная струя, не расплавляется, хотя и нагревается до 400–600 градусов. Напомним, что температура плавления меди составляет около 1100 градусов, а стали — 1300–1400 градусов. Струя металла диаметром 3–4 мм приобретает скорость до 10 км/с и оказывает давление на броню порядка одного миллиона атмосфер. Состояние металла в кумулятивной струе наука определяет как идеально несжимаемую жидкость. При таком огромном давлении материал преграды — броня, бетон и т. п. в месте воздействия кумулятивной струи «течет», то есть так же, как и сама струя, приобретает свойства идеально несжимаемой жидкости. В преграде возникает пробоина, края которой имеют оплавленный вид. Это привело в свое время к неправильному определению кумулятивных снарядов как бронепрожигающих. Даже после преодоления преграды сохраняется все еще высокая энергия остаточных элементов струи, вызывающих разрушения оборудования, детонацию боеприпасов, поражение людей.
После Курской битвы в руки немцев попало огромное количество советских противотанковых ружей
Таким образом, высокоэффективное действие кумулятивного снаряда является результатом того, что энергия заряда с выемкой и металлической облицовкой ее поверхности при взрыве распространяется в одном направлении — вдоль оси выемки, а не во все стороны, как при взрыве обычного заряда. Такая концентрация энергии приводит к образованию металлической струи со скоростью движения до 10 км/с — порядка 1-й космической скорости — и создает давление на преграду в миллионы атмосфер.
Именно отсюда возникло название явления — кумуляция, от латинского слова «cumulatio» — скопление, концентрация.
Кумулятивный эффект был открыт в 1864 году русским военным инженером М. М. Боресковым. В 1865 году капитан Д. Л. Ландиевский использовал кумулятивный эффект в конструкции капсюля-детонатора.
