Пенетратор кинетической энергии - Kinetic energy penetrator

Французский противотанковый снаряд с башмаком

А пенетратор кинетической энергии (KEP, KE оружие, длинностержневой пенетратор или LRP) является разновидностью боеприпасы предназначен для проникновения броня автомобиля. Как пуля, этот боеприпас не содержит взрывчатка и использует кинетическая энергия пробить цель. Современные боеприпасы KEP обычно подкалиберный башмак с бронебойным оперением (APFSDS) типа.

История

Частичный вырез 30 × 173 мм APFSDS -Т круглый

Ранние пушки стреляли боеприпасами кинетической энергии, первоначально состоявшими из круглых шаров из обработанного камня, а затем из круглых металлических шаров. С самого начала сочетание высокой дульной энергии с плотностью и твердостью снаряда было основным фактором при разработке такого оружия. Точно так же основной целью такого оружия обычно было поражение доспехов или других защитных сооружений, будь то каменные стены замка, корабельная древесина или современная танковая броня. Боеприпасы с кинетической энергией в их различных формах всегда были выбраны для этого оружия из-за необходимости высокой дульной энергии.

Разработка современного пенетратора KE сочетает в себе два аспекта артиллерийского дизайна: высокий Начальная скорость и сосредоточенная сила. Высокая начальная скорость снаряда достигается за счет использования снаряда малой массы и большой площади основания в стволе орудия. Стрельба из снаряда малого диаметра, заключенного в легкую внешнюю оболочку, называемая сабо, увеличивает начальную скорость. Как только снаряд выходит из ствола, башмак больше не нужен и разваливается на куски. Это оставляет снаряд, летящий с высокой скоростью, с меньшей площадью поперечного сечения и меньшим аэродинамическим сопротивлением во время полета к цели (см. внешняя баллистика и терминальная баллистика ). Германия разработала современные сабо под названием "Treibspiegel«(» Тяга зеркало "), чтобы дать дополнительную высоту до ее зенитные орудия в течение Вторая мировая война. До этого на протяжении веков использовались примитивные деревянные башмаки в виде деревянной заглушки, прикрепляемой или казенной части, загружаемой перед пушечными ядрами в стволе, помещаемой между метательным зарядом и снарядом. Название «сабо» (произносится /ˈsæбoʊ/ САБ-ой в английском использовании)[1] это французское слово для засорять (деревянный башмак, который традиционно носят в некоторых странах Европы).

Концентрация усилия на меньшей площади первоначально достигалась заменой одного металла (обычно сталь ) выстрел составным выстрелом с использованием двух металлов, тяжелого сердечника (на основе вольфрам ) внутри более легкой металлической внешней оболочки. Эти конструкции были известны как бронебойный композит жесткий (APCR) британцами, высокоскоростными бронебойными (HVAP) США и Харткерн (хардкор) немцами. При ударе ядро ​​оказывало гораздо более концентрированное воздействие, чем обычная металлическая дробь того же веса и размера. Однако сопротивление воздуха и другие эффекты были такими же, как и у снаряда того же размера. Высокоскоростные бронебойные снаряды (HVAP) в основном использовались истребители танков в Армия Соединенных Штатов и были относительно редкими, поскольку вольфрамовый сердечник был дорогим и имел приоритет для других приложений.

Между 1941 и 1943 годами британцы объединили две техники в бронебойный башмак (APDS) раунд. Башмак заменил внешнюю металлическую оболочку БТР. Находясь в ружье, у выстрела была большая базовая площадь, чтобы получить максимальное ускорение от метательного заряда, но, оказавшись снаружи, подрывник упал, открыв мощный выстрел с небольшой площадью поперечного сечения. Снаряды APDS служили основным оружием кинетической энергии большинства танков в период начала холодной войны, хотя их главный недостаток - неточность. Это было решено с введением подкалиберный башмак с бронебойным оперением (APFSDS) в 1970-х годах, которые добавили стабилизирующие плавники к пенетратору, значительно повысив точность.[2]

дизайн

Принцип действия кинетической энергии пенетратора заключается в том, что он использует свою кинетическую энергию, которая является функцией его масса и скорость, чтобы пробиться сквозь броню. Если броня побеждена, жар и скалывание (брызги частиц), создаваемые пенетратором, проходящим через броню, и возникающая волна давления в идеале уничтожает цель.[3]

Современное кинетическое энергетическое оружие максимально увеличивает стресс (кинетическая энергия, деленная на площадь удара), передаваемая цели:

  • максимизируя массу, то есть используя самый плотный металлы практичны, что является одной из причин обедненный уран или карбид вольфрама часто используется - и Начальная скорость снаряда, поскольку кинетическая энергия масштабируется с массой м и квадрат скорости v снаряда
  • минимизация ширины, так как если снаряд не упадет, он первым попадет в лицо цели; поскольку большинство современных снарядов имеют круглые площади поперечного сечения, их площадь поражения будет масштабироваться пропорционально квадрату радиуса. р (площадь падения )

Кроме того, длина пенетратора играет большую роль в определении глубины проникновения, на которую он способен. Как правило, пенетратор не способен проникать дальше своей длины, так как перфорация и ударное напряжение разрушают его.[4] Это привело к появлению современных конструкций, которые напоминают длинные металлические стрелка.

Для моноблочных пенетраторов, состоящих исключительно из одного материала, формула перфорации, разработанная Вили Одерматтом и У. Ланцем, позволяет рассчитать проникающую способность снаряда APFSDS.[5]

В 1982 г., используя идеи газовой динамики, были проведены аналитические исследования с экспериментами по проникновению в мишени. [6][конфликтующий источник ] привели к выводам об эффективности ударных (проникновение глубже[7]) с нетрадиционными объемными формами.[8]

Метод, противоположный KE-пенетраторам, использует химические пенетраторы. Есть два типа этих снаряды в использовании: осколочно-фугасная противотанковая (ТЕПЛО) и фугасная головка для сквоша (HESH). Они широко использовались против брони в прошлом и все еще играют роль, но менее эффективны против современных композитная броня, такие как Chobham как используется на основные боевые танки сегодня. Основные боевые танки обычно используют KE-пенетраторы, в то время как HEAT в основном используется в ракетных системах, запускаемых с плеча или устанавливаемых на транспортных средствах, а HESH обычно используется для разрушения укреплений.

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Краткий оксфордский словарь английского языка (2007) 6-е изд. п. 2641
  2. ^ «Танк - Вооружение». Энциклопедия Британника. Получено 2020-02-22.
  3. ^ "Тепловые раунды и сабо". xbradtc.wordpress.com. Архивировано из оригинал на 2011-07-18.
  4. ^ Тест на проникновение M829A3, получено 2020-02-22
  5. ^ «Пенетраторы с длинным штоком. Уравнение перфорации». www.longrods.ch. Получено 2020-02-22.
  6. ^ Бондарчук, В.С .; Ведерников, Ю .; Дулов, В.Г .; Минин, В.Ф. (1982). «Оптимизация звездообразных пенетраторов». lzv. Сиб. Отд. Акад. АН СССР сер. Тех. Наук.. 13: 60-64.
  7. ^ Бивин, Ю.К .; Симонов, И. (2010). «Механика динамического проникновения в почвенную среду». Механика твердого тела. Allerton Press. 45: 892-920. Дои:10.3103 / S0025654410060130. ISSN  0025-6544.
  8. ^ Ben-Dor, G .; Дубинский, А .; Эльперин Т. (1997). «Правила зоны проникновения тел». Прикладная механика разрушения. Elsevier Ltd. 26: 193-198. Дои:10.1016 / S0167-8442 (96) 00049-3. ISSN  0167-8442.

использованная литература

  • Cai W. D .; Li Y .; Даудинг Р. Дж .; Мохамед Ф. А .; Лаверния Э. Дж. (1995). «Обзор сплавов на основе вольфрама в качестве материалов для проникновения кинетической энергии». Преподобный твердый материал. 3: 71–131.