Т-12 и МТ-12 используют выстрел 100×913 мм. Казённая часть, ствол и противооткатные устройства Т-12 полностью отличаются от Д-48. Хотя Александр Широкорад в своей энциклопедии утверждает, что Т-12 отличалась от Д-48 только стволом, достаточно взглянуть на казённую часть реальных орудий и на чертежи, чтобы увидеть, что у Т-12 казённик плоский, а у Д-48 — со скосом. На МТ-12 появился новый уравновешивающий механизм, но в остальном она была идентична Т-12. Главной отличительной особенностью орудия является, конечно же, гладкоствольный ствол.
Основное преимущество гладкоствольной артиллерии в том, что характер износа ствола при гладкоствольной стрельбе больше подходит для орудия, рассчитанного на высокое давление и высокую скорость снаряда. В обоих случаях основным фактором, определяющим состояние ствола, является эрозия канала ствола, но характер эрозии различается. Это связано с тем, что предельным износом для гладкоствольного ствола является увеличение диаметра канала, тогда как для нарезного орудия предельным износом является продольная протяжённость разгарного расширения у дульного среза, поскольку запаздывание взаимодействия снаряда с нарезами сильно влияет на кучность стрельбы. Предельный вид эрозии показан на рисунке ниже, взятом из учебника 2004 года «Учебник сержанта танковых войск». Дульная часть ствола изнашивается гораздо быстрее, чем остальная его часть (за исключением самого дульного среза), независимо от того, нарезной ствол или гладкий. В обоих случаях диаметр дульной части канала постепенно увеличивается на определённом участке из-за эрозии, но удлинение эродированного участка происходит гораздо быстрее, чем рост диаметра. Например, если данный боеприпас способен выжечь определённый слой металла с поверхности канала ствола, диаметр канала будет увеличиваться с номинальной скоростью, которая будет снижаться по направлению к дульному срезу, но длина эродированного участка может оказаться очень большой, поскольку снаряд и пороховые газы воздействуют на поверхность по всей длине канала. С учётом этого фундаментального ограничения срок службы ствола в идеале должен определяться диаметром эродированного участка канала.
Поскольку протяжённость эродированного участка канала оказывает огромное влияние на точность нарезного оружия, продление срока службы ствола за счёт повышения стойкости поверхности канала к эрозии даёт меньший эффект. Таким образом, в мощном орудии наличие нарезов приводит к тому, что ствол не может полностью отработать положенный срок. Для гладкоствольного орудия первостепенное значение имеет не протяжённость эродированного участка, а его диаметр. Поэтому при сравнении двух одинаковых орудий, стреляющих одними и теми же выстрелами и отличающихся только наличием нарезов, гладкоствольное прослужит дольше.
На некоторых сайтах утверждается, что Т-12 была создана переделкой 115-мм танковой пушки У-5ТС, но это совершенно не соответствует действительности. Т-12 и МТ-12 не стали основой для каких-либо новых артиллерийских систем, поступавших в войска серийно; по сути, это были тупиковые разработки.
Как и предыдущие противотанковые орудия, Т-12 имеет полуавтоматический клиновой затвор с вертикальным перемещением клина и механическим ударно-спусковым механизмом. С правой стороны казённика расположены подпружиненный механизм запирания затвора и рычаг ручного открывания. На МТ-12 этот механизм не изменился.
В статье «РАПИРА. Как рождалась знаменитая пушка» говорится, что во время испытаний у пушки Т-12 возникла проблема с неполным выбросом гильзы. После выстрела гильза выбрасывалась слабо и оставалась висеть в открытом казённике, из-за чего номеру расчёта приходилось извлекать её вручную, прежде чем заряжать следующий выстрел. Это снижало скорострельность. Оказалось, что проблема заключалась в относительно высоком остаточном давлении в каморе в момент выброса гильзы: стальная гильза прижималась к стенкам каморы, и её статическое трение возрастало. Проблему решили доработкой тормоза отката, замедлившего открывание казённика примерно на 0,2–0,3 секунды.
Для наведения орудия использовались два маховика, каждый из которых был соединён червячной передачей с сектором на люльке и шестерней механизма наведения. Компоновка и конструкция практически такие же, как у любого другого современного буксируемого артиллерийского орудия.
Механический спуск орудия приводится в действие большим рычагом, закреплённым на противооткатных устройствах. Возможно, рычаг вместо кнопки на маховике подъёмного механизма применён для того, чтобы руку наводчика не отбросило назад, если орудие подпрыгнет при выстреле. Как и всегда, механизм ручного взведения позволяет при необходимости взвести ударник.
Как уже упоминалось, на спусковом механизме есть точка крепления троса, соединённого со светозащитной заслонкой ночного прицела АПН-6-40: при нажатии на спуск прицел закрывается и оказывается защищён от дульной вспышки.
Крепление Т-12 позволяет поворачивать орудие на 27° в каждую сторону и изменять угол от максимального угла снижения −6° до максимального угла возвышения +20°. На МТ-12 диапазон углов был расширен до от −7° до +21°. Стоит отметить, что ось канала ствола (М)Т-12 расположена настолько низко, что при занятии огневой позиции с углом возвышения более 15° под казёнником приходится отрывать яму глубиной 20–30 см. В противном случае при выстреле казённик ударится о землю, и затвор может не открыться полностью. Ограниченный максимальный угол возвышения в сочетании с невысокой начальной скоростью штатного 100-мм осколочно-фугасного снаряда сильно ограничивали дальность стрельбы (М)Т-12 — всего 8,2 км.
Этот диапазон наведения — и особенно полная дуга горизонтального наведения 54° — ничем не отличался от предыдущих орудий, но, учитывая увеличенные размеры и мощность 100-мм пушки, это был очень хороший показатель. Благодаря низкой оси ствола 810 мм Т-12 и МТ-12 могут опускать ствол настолько низко, что дульный срез касается земли.
На фотографии ниже, предоставленной другом автора, показаны противооткатные устройства Т-12. Как видно, расположение и компоновка типичны для всех советских орудий: гидропневматический тормоз отката в верхней левой части ствола в паре с накатником в верхней правой части. Справа от казённика также видны рычаги и пружина механизма открытия затвора. Механизм отката очень похож на применённый в Д-48, но всё же не является взаимозаменяемым.
Как и в противооткатных устройствах Д-48, в тормозе отката имеется воздушный карман, занимающий 2–3 % его внутреннего объёма, выполняющий функцию саморегулирования вместо компенсатора. Конструкция тормоза отката и накатника была почти такой же, как у Д-48, но детали не были взаимозаменяемыми. В накатнике объём жидкости «Стеол-М» несколько больше — 3,6–4,0 л, а давление в нём составляет 58 атм.
Такое решение не увеличивает габариты и не усложняет конструкцию противооткатных устройств, но оно неприменимо при больших тормозных усилиях, поскольку газо-жидкостная смесь сжимаема, что может существенно повлиять на эффективность торможения. По этой причине данный метод применялся только в противооткатных устройствах орудий калибром до 100 мм, где тормоз отката содержит относительно небольшой объём жидкости. В Т-12 и МТ-12 тормоз отката вмещает 5,45 л «Стеол-М», а сила сопротивления откату растянута на большой ход отката.
У Т-12 и МТ-12 нормальная длина отката составляет от 680 до 760 мм при жёстком упоре на отметке 780 мм. Минимальная длина отката — 675 мм. Длина отката — хороший показатель мощности орудия: минимальный откат (М)Т-12 равен максимальному откату Д-44.
В оригинальной конструкции 125-мм танковой пушки 2А26 также применялся свободный воздушный карман в качестве саморегулирующего механизма, но от этой идеи вскоре отказались из-за неразрешимых проблем с равномерностью тормозного усилия при высоких температурах, обусловленных высокой мощностью орудия, большим объёмом жидкости в тормозе отката (8,45 л) и очень коротким ходом отката — всего 270–320 мм.
Как и предыдущие орудия, Т-12 имело пневматический уравновешивающий механизм, расположенный с правой стороны орудия. Он был такой же конструкции, как на Д-48. На фотографии ниже, взятой с Wikimedia Commons, видно, что уравновешивающий механизм Т-12 расположен там же, где и на Д-48.
На МТ-12 пневматический уравновешивающий механизм заменили пружинным, чтобы упростить обслуживание, поскольку пневматический требовал регулировки в различных условиях. Крупный и хорошо заметный уравновешивающий механизм расположен справа от казённика. Пружинный уравновешивающий механизм — самый простой, надёжный и удобный в эксплуатации тип, но его недостатки — большая масса и объём, особенно если он должен уравновешивать тяжёлое орудие и работать в широком диапазоне углов возвышения. Это лишь отчасти компенсируется ограниченной дугой возвышения МТ-12. Тем не менее массивные пружины и корпус уравновешивающего механизма, несомненно, внесли значительный вклад в рост массы МТ-12 по сравнению с Т-12.
Это уравновешивающий механизм толкающего типа с пружинами сжатия. Дополнительный момент от дульной части орудия, действующий на маховик подъёмного механизма, компенсируется силой, с которой пружины давят на поршень, связанный с люлькой орудия.
И у Т-12, и у МТ-12 ствол с казёнником вместе весят 1337 кг. Откатная группа, включающая ствол, затвор и противооткатные устройства, весит в общей сложности 1420 кг. В целом орудие Т-12 в сборе немного тяжелее Д-48 и легче БС-3. По словам Широкорада в «Энциклопедии отечественной артиллерии», орудие Т-12 отличалось от Д-48 только стволом, а весь затвор и его механизмы были идентичны Д-48. Однако противооткатные устройства не были взаимозаменяемыми, поскольку новый 100-мм выстрел создавал более мощную отдачу. В некоторых вторичных источниках даже утверждается, что ствол Т-12 получен простым рассверливанием ствола Д-48, причём стенки остались гладкими, а дульный тормоз был добавлен. Однако существенные различия в конструкции показывают, что это не так.
Камора состоит из двух цилиндрических секций, соединённых усечённым конусом, в котором размещается дульце 100-мм гильзы. Переход от каморы к каналу ствола образован входным конусом. Входной конус центрирует снаряд относительно оси канала ствола и обеспечивает образование обтюрации при выстреле. При выстреле обтюрирующее кольцо на снаряде сжимается входным конусом до тех пор, пока снаряд не войдёт в канал ствола калибра 100 мм, после чего он может покинуть ствол. При стрельбе бронебойным подкалиберным снарядом полезный объём каморы (объём, заполняемый метательным зарядом) составляет 9,4 л. При стрельбе осколочно-фугасными или учебными снарядами — 8,9 л, при использовании осколочно-фугасного снаряда — 8,188 л. Для сравнения: объём каморы полевой пушки БС-3 и танковой пушки Д-10 (при стрельбе бронебойным или осколочным снарядом) составляет 7,9 л, у 105-мм орудий L7 или M68 — 6,6 л, а у 90-мм орудий M36 и M41 — 4,9 л.
В гладкоствольном оружии необходимое для устойчивости вращение снаряду придают наклонные стабилизаторы. Благодаря отсутствию напряжений, вызванных вращением, снаряды с оперением могут быть выпущены с более высокой скоростью, чем снаряды с вращательной стабилизацией, и боеприпасы с оперением обычно показывают себя в гладкоствольных орудиях гораздо лучше, чем в нарезных. Таким образом, хотя бронебойный подкалиберный снаряд может быть выпущен и из нарезного ствола, гладкоствольное орудие обеспечивает оптимальную внутреннюю баллистику.
Гладкий ствол также повысил эффективность осколочно-фугасных снарядов, полностью устранив бесполезное вращение снаряда, и улучшил характеристики бронебойных подкалиберных снарядов за счёт возможности использовать более высокое давление пороховых газов и более высокую начальную скорость без ускоренного износа канала ствола.
Название орудия «Рапира», по преданию, было выбрано из-за длинного и тонкого ствола, напоминающего рапиру, но, несмотря на то, что ствол действительно тонкий, он не так уж длинен, если не учитывать дульный тормоз. Общая длина ствола с дульным тормозом составляет 6300 мм, или 63 калибра. Общая длина орудия — ствола с затвором и дульным тормозом — составляет 6650 мм, или 66,5 калибра. Для сравнения: общая длина ствола и казённика БС-3 с дульным тормозом составляла 5960 мм, без тормоза — 5604 мм, а длина одного ствола — 5350 мм. Длина каморы (М)Т-12, включая входной конус, составляет 915 мм. Гильза длиной 913 мм (без фланца) проходит почти по всей длине каморы, но оставляет достаточный зазор, чтобы обтюрирующее кольцо снаряда прижималось к входному конусу. Для всех типов боеприпасов обтюрирующее кольцо представляет собой медное кольцо, закреплённое чуть выше ведущего пояска, вокруг которого обжимается дульце гильзы.
Общая длина перфорированной части тормоза составляет 345 мм, как показано ниже, а общая длина дульного тормоза — около 400 мм, согласно приведённому выше рисунку. Ствол моноблочной конструкции со встроенным дульным тормозом. Если не учитывать казённик и дульный тормоз, длина ствола составляет около 5900 мм, что делает (М)Т-12 орудием с длиной ствола L/59 — значительно больше, чем у стволов Д-48 и БС-3 (5350 мм, L/53,5). Однако часть этой длины приходится на длинную камору, необходимую для размещения выстрела 100×913 мм, поэтому разница в пути снаряда внутри ствола не так велика, как можно предположить по общей длине ствола. Зная длину каморы и приблизительную длину дульного тормоза, можно установить, что длина канала ствола составляет около 4985 мм, то есть эффективная длина ствола больше, чем длина канала стволов БС-3 и Д-10 (4630 мм), на 355 мм — значительно меньше, чем разница в общей длине ствола (550 мм). Хотя в определении длины дульного тормоза по рисунку есть некоторая неточность, совершенно ясно, что эффективная длина — если судить по длине канала ствола — стволов Т-12 и МТ-12 лишь немного больше, чем у пушек БС-3 и Д-10.
С технологической точки зрения ствол орудия не превосходит другие артиллерийские стволы своего времени, и это видно по тому, что рабочее давление орудия не особенно высокое: при стрельбе штатным бронебойным подкалиберным снарядом, таким как 3УБК1, номинальное рабочее давление Т-12 и МТ-12 составляет 328,5 МПа (3350 кгс/смІ) в стандартных условиях при температуре пороха 15 °C. Это всего на 11,6 % выше, чем у БС-3 и Д-10, у которых номинальное рабочее давление при стрельбе бронебойным снарядом составляет 294 МПа (3000 кгс/смІ). Судя по имеющимся данным, более высокое давление было достигнуто за счёт более тяжёлого метательного заряда — 6,85 кг против зарядов 6,5 и 6,585 кг, применявшихся в выстрелах с бронебойным подкалиберным снарядом для танковой пушки Д-10. Более высокая дульная энергия пушки Т-12 объясняется лишь немного более высоким давлением и чуть большей массой метательного заряда. Значительно больший объём самой гильзы, составляющий 9,4 л, не использовался для увеличения количества метательного заряда, а служил для ограничения максимального давления в каморе.
В дульной части ствола имеется встроенный перфорированный тормоз с 80 отверстиями, разделёнными на пары по 20 отверстий с каждой стороны. В учебнике «Основи будови артилерійських гармат та боєприпасів» («Основы устройства артиллерийских орудий и боеприпасов») А. Я. Деревянчука этот тип тормоза описан как встроенный бескамерный сотовый дульный тормоз. Сотовый дульный тормоз — разновидность перфорированного тормоза с большим числом симметричных круглых отверстий, расположенных в виде сот. Отсутствие каморы означает, что внутренний диаметр дульного тормоза совпадает с диаметром канала ствола и является продолжением самого ствола. Согласно техническому описанию МТ-12 из учебника, изданного военным факультетом Санкт-Петербургского государственного университета, тормоз поглощает около 35 % силы отдачи.
Такой дульный тормоз прост в изготовлении. Перфорированные дульные тормоза этого типа получают простым удлинением раструба ствола, а после ковки ствола в нём просверливаются отверстия. Для такого тормоза необходимы утолщённые стенки, чтобы образовать достаточно длинные каналы для прохода газов и компенсировать ослабление конструкции, вызванное перфорацией, в сочетании с сотовой схемой расположения отверстий. Кроме того, поскольку тормоз является неотъемлемой частью кованого ствола, он изначально прочнее тормозов, не составляющих единого целого со стволом: те, как правило, имеют более сложную форму, полученную литьём, и крепятся резьбой и штифтами. Благодаря цельной конструкции исключается любая возможность отказа или самопроизвольного отсоединения тормоза. Как и раструб обычного ствола, толстые стенки тормоза делают его очень стойким к царапинам, вмятинам и механическим повреждениям в целом. Допустимая глубина царапины составляет 24 мм, что соответствует максимально допустимому значению для основания ствола.
Тормоз использовался и для пристрелки: к дульному срезу прикреплялись две струны, образующие перекрестие, после чего наводчик производил выверку прицела, глядя через ствол с казённой части. Наводчик наводит орудие на ориентир на местности, а затем корректирует прицельные приспособления до тех пор, пока линия огня не совпадёт с линией визирования.
Хотя принято считать, что наличие дульного тормоза на артиллерийском орудии означает, что дульная волна и пыль будут сильнее, чем у орудия без дульного тормоза, важно различать дульные устройства, которые выполняют функцию отражения дульной волны, и те, которые её не выполняют. Дульные тормозы с перегородками выполняют функцию отражения дульной волны, и отражённая дульная волна может значительно ухудшить видимость для расчёта. Несмотря на то, что такие тормозы отводят часть радиального дульного пламени в стороны, якобы снижая давление направленного вниз пламени, боковое пламя распространяется так, что рядом с дулом поднимается больше дыма, что неудобно для наводчика, сидящего справа или слева от орудия.
Отверстия расположены перпендикулярно стволу и являются зеркальными, поэтому струи пороховых газов не направлены обратно на расчёт, а боковая тяга одной стороны тормоза компенсирует тягу другой. То, что отверстия не наклонены, подтвердил друг автора, проведя простой эксперимент: он просунул карандаш с обоих концов через одно из отверстий. На фотографии ниже, изначально опубликованной пользователем sibnarkomat, виден дульный выхлоп польской пушки Т-12 во время учебных стрельб.
Снижение отдачи достигается за счёт перенаправления значительной части потока пороховых газов в стороны от дульного среза, так что основная передняя струя, образующаяся после того, как снаряд покидает тормоз, создаёт меньшую тягу назад и, следовательно, уменьшает силу отдачи. Необходимая сила противодействия отдаче достигается за счёт большого количества отверстий, через которые перенаправляются газы. По сравнению с тормозами, в которых для создания дополнительной тяги вперёд используются наклонные поверхности камор или наклонные каналы, тормозное действие этого типа перфорированного тормоза ограничено. Поэтому он обычно считается тормозом средней эффективности. В документе «Симпозиум по дульному пламени и дульным тормозам» сообщается, что аналогичный простой перфорированный тормоз обеспечивает удовлетворительную эффективность в 40–50 % без существенного увеличения дульного пламени.
Кроме того, в отчёте «Экспериментальное исследование перфорированных дульных тормозов» было установлено, что простой перфорированный дульный тормоз может обеспечить удовлетворительный тормозной эффект, снизить избыточное давление пороховых газов за счёт ослабления дульных ударных волн и помочь подавить дульную вспышку. Было даже установлено, что дульный тормоз увеличил начальную скорость снаряда на 1,5 % по сравнению со стволом без тормоза — предположительно потому, что встроенный тормоз выполнял функцию дополнительной длины ствола. Для снаряда APFSDS это эквивалентно примерно 200 м дальности.
Такой тип дульного тормоза был естественным выбором для этого орудия из-за применения бронебойных подкалиберных снарядов с отделяющимся поддоном, а также осколочно-фугасных и осколочных снарядов со складывающимся оперением. Основная проблема при использовании дульных тормозов с этими типами боеприпасов заключается в их влиянии на механику отделения поддона или раскрытия оперения снаряда. Альтернативой перфорированному тормозу является многокамерная конструкция, применённая в 100-мм пушке У-8ТС на Т-62А и 122-мм пушке М62-Т2 на Т-10М. Эти тормозы не были встроенными, но также не имели каморы. Влияние дульной волны на снаряд после выхода из ствола минимально, но всё же представляет собой серьёзную проблему: для снарядов с неподвижным оперением она может вносить около 6,7 % в рассеивание бронебойных подкалиберных снарядов с отделяющимся поддоном, в отличие от снарядов со складывающимся оперением, которые полностью раскрывают стабилизаторы лишь после того, как дульная волна практически минует снаряд.
В статье «Дульная волна» Эдварда М. Шмидта из Лаборатории баллистических исследований (Ballistic Research Laboratory, BRL), опубликованной в журнале Army R, D & A, том 20, выпуск 4, объясняется относительно слабое влияние дульной волны, ослабленной дульным тормозом.
Скорость газа в реактивной струе может в три раза превышать начальную скорость снаряда. Таким образом, снаряд подвергается воздействию высокоскоростного потока сзади — фактически летит в обратном направлении. Снаряды с аэродинамическим стабилизатором в таком потоке явно неустойчивы, поэтому BRL провела исследование возмущений траектории различных снарядов с оперением, вызванных дульной струёй.
Исследование показало, что для типичного кинетического снаряда, выпущенного из танковой пушки, если рассеивание при стрельбе из одного и того же орудия на определённой дальности составляет 0,3 м, то только 0,02 м этого рассеивания можно объяснить возмущениями, вызванными дульной волной. Основной вклад в рассеивание вносят процессы, происходящие внутри ствола и при отделении снаряда.
В принципе, перфорированный тормоз, подобный применённому на Т-12 и МТ-12, не усиливает дульную волну, действующую на хвостовую часть вылетающего снаряда, а, наоборот, ослабляет её, поскольку газы, выходящие через боковые отверстия, выбрасываются в виде высокоскоростных струй — в отличие от тормозов с перегородками, создающих боковые порывы.
Техническая максимальная скорострельность как Т-12, так и МТ-12 составляет 14 выстрелов в минуту, что незначительно меньше предельного значения 15 выстрелов в минуту для Д-48. Прицельная скорострельность составляет 6 выстрелов в минуту. По американским оценкам, максимальная практическая скорострельность составляет 10 выстрелов в минуту, что соответствует скорострельности орудия, когда после каждого выстрела требуется лишь незначительная корректировка наводки, как при стрельбе по неподвижной цели.
Для сравнения: максимальная скорострельность значительно более тяжёлой пушки БС-3 (без поправок на наводку) составляла 8–10 выстрелов в минуту, что вполне приемлемо, но прицельная скорострельность была всего 4–5 выстрелов в минуту. По словам А. В. Широкорада, низкая практическая скорострельность объяснялась тем, что при каждом выстреле орудие сильно подпрыгивало, что создавало опасность для наводчика, если тот не отодвигался, и могло даже привести к смещению прицела. Несмотря на то, что (М)Т-12 тоже может сильно подпрыгивать при выстреле, если оно не окопано как следует заранее, оно было более устойчивой системой, чем БС-3, хотя и значительно легче.