Для достижения заданного веса 100-мм орудия (не более 3,5 тонн) при создании С-3 – такой индекс оно получило в ЦАКБ, коллектив использовал весь опыт конструкторской группы завода № 92 им. Сталина НКВ, составившей костяк ЦАКБ при формировании. Именно эти инженеры недавно сдали на вооружение ставшую впоследствии легендарно знаменитой дивизионную пушку ЗИС-3 и уже упоминавшуюся ЗИС-2.
Общую компоновку системы осуществил А.Е. Хворостин. Ствол-моноблок с вертикальным клиновым затвором и мощным дульным тормозом проектировал И.С. Грибань. Люлькой занимался Б.Г. Ласман. Противооткатные устройства и уравновешивающий механизм разрабатывал Ф.Ф. Калеганов. Верхний станок – А.П. Шишкин, нижний – Е.А. Санкин. За прицельные приспособления отвечали П.Ф. Муравьев, Б.Г. Погосянц и Ю.В. Тизенгаузен.
Четвертого июня документацию направили на завод. Ответственным представителем от ЦАКБ туда командировали П.А.Тюрина, лично осуществившего транспортировку основной части секретных материалов (конструкторские материалы на ствол, имевшие гриф «совершенно секретно», отправили по соответствующим каналам) на Урал самолетом. Директор одного из старейших и заслуженных в отечественной артиллерийской истории предприятий – знаменитой «Мотовилихи» – Быховский А.И. сразу по прибытии Тюрина принял его, и после оперативного обсуждения поставленной задачи коллектив предприятия приступил к выполнению заказа. Тем более что, несмотря на большой опыт конструкторов ЦАКБ, на месте пришлось перерабатывать документацию под конкретные возможности существовавшего производства, потребовалось освоение новых материалов и технологий. И здесь пермяки внесли немало ценных предложений.
Так, совместно преодолевая неизбежную «сырость» опытных чертежей и производственные проблемы, за три с небольшим месяца «на свет» появилась в металле первая опытная пушка. И уже четырнадцатого сентября, даже без производства заводских малых контрольных испытаний, ее направили на полигон для отстрела. Кстати, в Постановлении № 3290 изначально был заложен пункт, обязывавший Наркомат путей сообщения обеспечить срочную перевозку орудия и боеприпасов.
В этой связи 15 сентября В.Г. Грабиным был выпущен приказ №245 по ЦАКБ о назначении комиссии для приемки, отладки и заводских испытания опытных образцов С-3 и С-4 (в декабре её полномочия применительно к С-4 прекращены соответствующим приказом).
Первые же стрельбы на Софринском полигоне обнаружили, наряду с рядом естественных мелких недостатков, два принципиально серьезных. Оказалась неудачной конструкция крепления литого дульного тормоза при помощи втулки (его разорвало после нескольких выстрелов, и пришлось срочно менять на штампованный). При стрельбе орудие сильно прыгало, что делало небезопасной работу наводчика и сбивало прицельные установки, что, в свою очередь, приводило к уменьшению практического темпа прицельной стрельбы – качества для полевого противотанкового орудия очень важного. Орудие плохо самозакапывалось после первого выстрела. Испытания возкой показали перегруженность колес (в традициях КБ было применение стандартных автомобильных колес, и здесь пришлось применить ранее не использовавшуюся в отечественной практике парную установку колес от грузовика ГАЗ-АА с шиной ГК).
Конструкторско-технологическая группа под руководством П.М. Назарова в ЦАКБ предложила комплекс мероприятий для устранения обнаруженных ненормальностей (причем вопрос «прыгучести» стал предметом специального обсуждения на Техсовете НКВ) с соответственной переработкой чертежей. Доработанный опытный образец подвергли повторным испытаниям уже на Гороховецком полигоне в период 17-31 декабря 1943 г. В течение 22-29 января 1944 г., после новых доработок, испытания продолжили. И опять без особого успеха по ранее отмеченным главным недостаткам.
А в это время на заводе «Большевик» по чертежам доработанного опытного образца уже изготавливали первую серию из пяти пушек. При этом следует учитывать, что уже в ноябре 1943 г. в условиях незавершившихся боев по деблокаде (в город приходилось добираться «окольными» путями), Тюрина вновь направили (теперь уже на завод №232 в Ленинграде) для обеспечения выпуска пушек опытной серии по чертежам опытного образца с учетом корректив вырабатывавшихся группой Назарова. Комплект новых чертежей поступил в декабре 1943 г.
Четыре орудия из опытной серии в период 5-15 февраля 1944 г. прошли испытания на ленинградском полигоне. Артиллерийский комитет ГАУ в своем заключении отметил, что два основных недостатка – по устойчивости орудия при выстреле на небольших углах возвышения ствола и по прочности крепления дульного тормоза сохранились. Кроме того, обнаружились производственные дефекты, вызванные недостаточным оснащением завода и степенью освоения им производства, Но, учитывая насущную потребность иметь в армии такую пушку, по заключению Арткома ГАУ, ее необходимо было теперь же начать выпуском при условии немедленного устранения вопросов по дульному тормозу и технологическим упущениям. Остальное считалось возможным отработать в процессе изготовления первых 30-40 систем.
Двадцать четвертого февраля, при рутинном отстреле на кучность, у пушки №1 выпуска завода №232 на 89 выстреле оторвало тыльную часть казенника. Обошлось без жертв, обломок угодил в стену одного из полигонных сооружений. Причина произошедшего была непонятна, поскольку опытный образец, по документации которого этот казенник изготовили, уже выдержал значительное количество выстрелов без замечаний по прочности данного узла. Металлографический анализ не показал ошибки в примененной марке стали и нарушений структуры металла. Проведенный перерасчет подтвердил наличие для этой детали четырехкратного запаса прочности. Попытка ЦАКБ обвинить завод в отклонениях от требований конструкторской документации была аргументированно им опротестована. Ввиду неясности ситуации, 16 марта на совместном совещании приняли решение о упрочнении казенника путем увеличения толщины его стенок и замены марки стали, хотя завод вновь выразил свои возражения, считая применение более прочной стали достаточной мерой усиления, тогда как новый увеличенный казенник потребует переработки взаимодействующих деталей и технологических процессов. И, как показало развитие событий, эта позиция оказалась правильной. Еще в конце февраля появилось предположение, высказанное директором завода А.И.Захарьиным, о возможности появления у казенника в процессе производства зон концентрации напряжений в углах затворного гнезда. Последующий анализ подтвердил его правоту – в конце концов выяснилось, что к этому приводит способ ручной доводки детали после станочной обработки. В чертежи внесли обязательное соблюдение выполнения радиуса в зоне сопряжения плоскостей, и проблема с уширенным казенником отпала сама собой (но последнее слово в этой истории пришлось сказать председателю Техсовета НКВ Э.А. Сателю).
Продолжались работы и по переработке конструкции дульного тормоза. В начале января ЦАКБ дало согласие на изготовление его и ряда других деталей не штамповкой, а литьем. Это очень устроило завод, испытывавший затруднения со штамповочным оборудованием, и там оперативно спроектировали цельнолитой дульный тормоз из ранее отработанной на заводе высококачественной стали марки «БРО». В марте 1944 г. начали его испытания. И хотя первый образец разлетелся на 149 выстреле, теперь с ситуацией справились быстро.
Двадцать девятого марта Постановление ГОКО № 5509 определило первоочередные задачи по восстановлению производства на ленинградских заводах. В том числе, заводу «Большевик» предписывалось
