Under første verdenskrig begynte krigførerne å bruke personlig rustningsbeskyttelse for infanterister i form av stålhjelmer og kuirasser, som på en viss avstand ikke kunne penetreres av lavhastighets håndvåpenkuler. For øyeblikket kan SIBZ med sammensatte plater av borkarbid med en tykkelse på 9 mm ikke penetreres av rustningsgjennomtrengende kuler med en stålkjerne av kaliber 5, 45x39 mm, 5, 56x45 mm, 7, 62x39 mm, 7, 62x51 mm og 7, 62x54 mm i en avstand på mindre enn 100 meter …
For å overvinne denne hindringen bruker rustningsgjennomtrengende kuler av håndvåpen i økende grad en kjerne laget av en sammensatt legering av wolframkarbid med kobolt av typen VK8 med en kornstørrelse på mindre enn 1 mikrometer, hvis endelige styrke i bøyning er 2 GPa, i komprimering av 4 GPa ved hardhet HRA 85 enheter. Enda mer lovende er en metalllegering av wolframtype VNZh97 analogt med kjernene til rustningsgjennomtrengende artilleriskjell. Imidlertid har SIBZ -platene også en reserve for å øke motstanden både ved å øke andelen borkarbid i kompositten og med tykkelsen på platene (med tanke på tendensen til å gå over til bruk av passive eksoskjeletter som en del av infanteriutstyr).
I tillegg er den klassiske ogival skallkulen en ekstremt ineffektiv bærer av en rustningsgjennomtrengende kjerne, siden den krever bruk av en blyjakke for å passere gjennom riflen på fatet uten å ødelegge dem ved kontakt med kjernens harde legering. Som et resultat reduseres selve kjernen til et minimum. For eksempel veier en kule med en patron 7N24M av kaliber 5, 45x39 mm med en bimetalljakke, en blyjakke og en rustningsgjennomtrengende kjerne laget av VK8-legering 4,1 gram, hvorav kjernens vekt er bare 1,8 gram. I tillegg, når du kolliderer med SIBZ-platen, brukes en del av kulens kinetiske energi på å knuse det bimetalliske skallet, piercing det med en rustningsgjennomtrengende kjerne og rive av blykappen.
En mer effektiv metode for å øke rustningspenetrasjonen til håndvåpenkuler er å øke deres opprinnelige hastighet og redusere tverrsnittsarealet. Det første tiltaket øker kulens kinetiske energi, det andre øker den spesifikke belastningen i kulenes kontaktflate med hindringen. Kulehastigheten er begrenset av det maksimale trykket til pulvergassene i fatet, som for tiden når 4500 atmosfærer og bestemmes av styrken til fatstålet. Denne begrensningen overvinnes ved å redusere kulenes masse og diameter, samtidig som den samme diameteren opprettholdes - dvs. ved å bytte til sub-kaliber kuler. For å lede en sub-kaliber-kule i boringen brukes utviklede ledende belter på overflaten av kjernen eller en polymerpall, hvis tetthet av materialet er 9-11 ganger mindre enn tettheten av messing eller bly.
Den første konstruktive løsningen på dette området er kulen til tyskeren Harold Gerlich, utviklet i første tredjedel av 1900 -tallet og utstyrt med to ledende koniske belter. Kulen i flukt ble stabilisert ved rotasjon, riflet fat hadde en variabel diameter, avsmalnende mot slutten, noe som gjorde det mulig å oppnå enda større effektivitet ved bruk av pulvergassens energi. Som et resultat akselererte en kule som veide 6,5 gram til en hastighet på 1600 m / s og stakk en stålplate 12 mm tykk i en avstand på 60 mm. Imidlertid var et riflet fat med variabel diameter for dyrt å produsere, og nøyaktigheten av å skyte med kuler med ledende belter, krøllet når det ble avfyrt, etterlot mye å være ønsket.
Den andre designløsningen innen sub-kaliber kuler er utviklingen av det amerikanske selskapet AAI, ledet av hodet Irwin Barr, som i 1952 utviklet en 12-gauge riflepatron utstyrt med 32 pilformede slagelementer plassert i en beholder -type skyvepall. Tester har vist at pilformede kuler har en stor skadelig effekt, men de har lav avfyringsnøyaktighet på grunn av umuligheten av å gi en gitt retningsbestemmelse for kulenes flyging etter at gruppen gikk fra fatet
Initiativarbeidet fortsatte under forskningsprogrammet US Army SALVO. AAI har utviklet en enkeltkulepatron XM110 kaliber 5, 6x53 mm med en stor forlengelseshylse, utstyrt med en stålpilformet subkaliberkule med en diameter på 1, 8 mm og kaliberhale. Som en ledende enhet ble det brukt en trekkpanne laget av magnesiumlegering, som ble kuttet i deler av et snutefeste etter at kulen forlot fatet. Skytingen ble utført fra håndvåpen med en glatt fat, stabiliseringen av kulen under flukt ble levert av halenheten. Aerodynamiske fasinger på empennage -flyene angir en liten vinkelhastighet for kulen for å gjennomsnittlig påvirke flytenes retthet ved produksjonsfeil ved fremstillingen.
Under eksperimentene ble det utviklet en forbedret versjon av patron 5, 77x57V XM645, som brukte en sammensatt firesegment trekkpanne laget av glassfiber med teflonbelegg, holdt på kulen i fatet på grunn av friksjonskrefter og ble oppløst i segmenter under påvirkning av lufttrykk etter at kulen ble kastet ut av fatet. Lengden på patronen var 63 mm, lengden på den pilformede kulen var 57 mm, kulens vekt var 0,74 gram, pallen var 0,6 gram, kulens snutehastighet var 1400 m / s
Men i et forsøk på å gi den største forlengelsen av kulen, måtte AAI gå for å forlenge kassetthuset, noe som påvirket påliteligheten til omlastingsmekanismen negativt på grunn av høy friksjon i kammeret, og også førte til en økning i størrelsen og vekten til mottakeren av håndvåpen.
Derfor, i det neste programmet til den amerikanske hæren, kalt SPIW, var lederen kassetten 5, 6x44 XM144, utviklet av Frankfort Arsenal i formfaktoren for lavimpulspatronen 5, 56x45 mm. En forbedret versjon av XM216 SFR-kassetten hadde en standardhylse, kassettens lengde var 49,7 mm, lengden på den pilformede kulen var 45 mm, kulens vekt var 0,65 gram, pallens vekt var 0,15 gram, var munningshastigheten til kulen 1400 m / s
Eksperimentell avfyring utført innenfor rammen av SALVO- og SPIW-programmene ved bruk av sub-kaliber pilformede ultralavmasse-kuler avslørte de fatale ulempene med slike kuler-økt lateral drift under påvirkning av vind og et betydelig avvik fra den angitte banen når skyter i regnet.
I Sovjetunionen ble den første patronen 7, 62 / 3x54 mm med en underkaliber pilformet kule utviklet under ledelse av Dmitry Shiryaev på begynnelsen av 1960-tallet ved NII-61 (fremtidig TsNIITOCHMASH). Den pilformede kulen skilte seg fra sine amerikanske kolleger i sin større masse, lavere forlengelse (3x51 mm), fravær av innsnevring i halefeltet og, viktigst, metoden for å koble pallen og kula ved hjelp av en kam påført pilskaftet. Denne løsningen gjorde det mulig å gi det nødvendige grepet med en større trekkinnsats fra siden av pallen for å drive en kule med et multiplum av massen enn dens amerikanske kolleger
Den todelte pallen var laget av aluminiumslegering, derfor utgjorde den en viss fare for naboskyttere når de fløy fra hverandre etter å ha forlatt fatet. I tillegg festet aluminium seg intensivt til overflaten av fatboringen, noe som krevde rens av fatet hvert 100-200 skudd. Men den mest negative egenskapen til pilformede kuler viste seg å være deres lave dødelige effekt på arbeidskraft-kuler med høy hastighet perfekt gjennomboret rustning og, som nåler, passerte gjennom bløtvev, uten å forårsake sjokkvannhammer og uten å danne en sårkanal med stor diameter.
I forbindelse med disse omstendighetene, i 1965, under ledelse av Vladislav Dvoryaninov, ble utviklingen av en ny patron på 10/4, 5x54 mm kaliber med en pilformet kule av en modifisert design med en vekt økt til 4,5 gram startet. Under utviklingen ble et polymermateriale brukt til å lage en pall som ikke forurenser tønnens hull under et skudd, en haleinnsnevring av akselen (som i amerikanske kolleger) ble brukt for å øke den ballistiske koeffisienten, og et tverrsnitt av skaftet ble dannet i kammerområdet og flatt på kulepunktet med det formål å konstruere svekkelsen av kula for å bryte seg inn i to deler og velte kulen i prosessen med å trenge inn i bløtvev
Disse tekniske løsningene gjorde det mulig å øke den dødelige effekten av pilformede kuler, men reduserte samtidig penetrasjonsgraden av personlig pansret beskyttelse for infanterister, siden en kule som passerer gjennom en solid barriere også opplever bøyningsspenninger (øker med en økning i møtevinkelen til en kule med et hinder), noe som fører til ødeleggelse av kuleakselen, to ganger svekket (med kam og kutt) i den mest kritiske seksjonen, direkte ved siden av punktet. Gevinsten i dødelig handling og tapet i den gjennomtrengende handlingen tillot ikke adopsjon av pilkulformede kuler av underkaliber designet av Dvoryaninov et al.
Studiet av strømningsprosessen rundt forskjellige kropper i en vindtunnel med supersonisk luftstrøm avslørte at pilformede kuler av ethvert design har en ikke-optimal aerodynamisk form-de genererer fem sjokkbølgefronter samtidig:
- hode foran;
- fronten ved punktet for overgang av punktet til akselen;
- foran på de fremre kantene av halen;
- foran på bakkantene av halen;
- fronten på punktet for akselens innsnevring av halen.
Til sammenligning genererer en ogival-formet kaliberkule med supersonisk hastighet bare tre sjokkbølgefronter:
- hode foran;
- front ved spissens overgang til den sylindriske delen;
- hale foran.
Den mest optimale sett fra aerodynamikken til supersonisk flukt er den koniske formen på kulen uten brudd på den genererende overflaten og uten halen, som bare genererer to fronter av sjokkbølgen: hode og hale. I dette tilfellet er åpningsvinkelen til hodet foran på den koniske kula flere ganger mindre enn åpningsvinkelen til hodet foran på den feide kulen på grunn av den mindre åpningsvinkelen til spissen av den første i forhold til åpningsvinkelen til den første andre kjegle. I tillegg kjennetegnes den pilformede kula, avfyrt fra et glatt fat og avviklet under flukt (for å kompensere for produksjonsfeil) på grunn av halefasene, ved økt bremsing på grunn av valg av del av kinetikken energi for å slappe av kulen.
I forbindelse med de angitte manglene ved pilformede kuler, tilbys en innovativ patron under tittelen "Spear" / SPEAR, utstyrt med en sub-kaliber konisk kule med en skyvepanne som ikke krever en kam på kulens kropp. Patronen er laget i en teleskopisk formfaktor for å minimere emballasjevolumet, som bare bestemmes av lengden og største diameter på ermet. Patronen er ment som en ammunisjon for håndvåpen utstyrt med en tønne med en oval skrueskrue, boret som Lancaster med det formål å vri kulen i ferd med å passere fatets boring. En kule i flukt opprettholder stabilitet både på grunn av det gyroskopiske øyeblikket og på grunn av forflytningen av tyngdepunktet i forhold til sentrum for det aerodynamiske trykket ved dannelsen av et indre hulrom i kulens hale.
Den koniske kulen som ble avfyrt fra Lancaster-fatet har en forbedret ballistisk koeffisient sammenlignet med både ogive og pilformede kuler av følgende årsaker:
- det minste antallet sjokkbølgefronter som genereres under supersonisk flytur;
- ingen tap av kinetisk energi for kulespinn på grunn av den innkommende luftstrømmen.
En konisk kule med et indre hulrom i haleseksjonen har også en økt penetreringsevne - i prosessen med å passere gjennom en solid barriere, blir haleseksjonen krøllet innover og diameteren på kjeglebasen reduseres til diameteren på kulen i delen av begynnelsen av hulrommet. Tverrlasten til kulen er nesten doblet. I dette tilfellet forblir skarpheten til den bevarte koniske overflaten av kulen større enn for en ogiv eller pilformet kule med samme lengde. Fraværet av en kam og tverrgående kutt på overflaten av den koniske kulen øker ytterligere penetrasjonen i sammenligning med den pilformede kula designet av Dvoryaninov et al.
På samme tid har en konisk kule med et indre hulrom i haleseksjonen en høy dødelig effekt, siden:
- det er på randen av stabilitet på grunn av den milde skråningen på skruegjengen på Lancaster -boringen;
- etter å ha brutt gjennom en pansret barriere, reduseres stabiliteten på grunn av knusing av haleseksjonen og forskyvning av trykksenteret utenfor tyngdepunktet.
Tapet av kinetisk energi for å bryte gjennom en pansret barriere i en konisk kule med et indre hulrom er på nivået med pilformede og ogival-kuler: i førstnevnte brukes energi på å knuse kroppen i hulrommet, i det andre, på kutting av haleenheten, i den tredje, på å knuse og rive skallet og skjorten fra kjernen.
Kroppen til den koniske kula tilsvarer funksjonelt kjernen i den kappede kappen, det er ingen blyjakke, i stedet for et skall laget av tung og dyr messing, brukes en pall av lett og billig plast. På den annen side bruker en konisk kule mest rasjonelt styrkeegenskapene til strukturmaterialet i sammenligning med en pilformet kule, kunstig svekket i stedet for kammen og tverrsnittet. Derfor kan massen til en konisk kule minimeres betydelig i sammenligning med en ogival og pilformet kule med lik penetrasjon. Dette gjør det mulig å foreta et økonomisk begrunnet valg av konstruksjonsmaterialet til den koniske kula til fordel for wolframmetalllegeringen, som har den høyeste tettheten.
På grunn av det begrensede indre volumet til den teleskopiske patronen, foreslås det å bruke en drivstoffladning i form av en presset pulverkontroll med tilsetning av krystallinske HMX -granulater (hvis størrelse er mindre enn den kritiske diameteren på detonasjon av et eksplosiv) for å sikre designforbrenningshastigheten for ladningen for den valgte fatlengden på håndvåpen. For å redusere patronens totale vekt som konstruksjonsmateriale i hylsen, foreslås det å bruke en sammensatt legering av aluminium og dispergert fiber av aluminiumoksid, beskyttet av et galvanisert messingbelegg og et antifriksjonspolymerbelegg med grafittfylling, beskrevet i artikkelen "Lovende patroner for riflede våpen" ("Military Review" Datert 9. desember 2017).
Tabellen nedenfor gir en sammenlignende vurdering av forskjellige typer patroner og håndvåpenkuler:
Som du kan se fra tabellen, er "Spear" / SPEAR -kassetten ledende når det gjelder minimum pakningsvolum, lengde og vekt, samt i sidelast av en kule. Det totale rekylmomentet for kule-, panne- og pulvergassene er omtrent 1/3 høyere enn det totale rekylmomentet for kulen og pulvergassene til patronen 5, 45x39 mm, mens snutenergien til den tidligere er overskredet med 1/7 sammenlignet med den andre.
I tillegg er det praktisk talt ingen termoplastisk slitasje på tønnehullet på grunn av fravær av spor når du skyter en kule i en polymerpall fra en tønne med en oval skrueboring. I denne forbindelse vil en økning på mer enn 1,5 ganger initialhastigheten til en kule ikke påvirke ressursen til håndvåpen. Videre skaper et slitesterkt skudd en reserve for å øke brannhastigheten i faste utbrudd til nivået 2000-3000 runder per minutt, som ble anbefalt av GRAU-kommisjonen i Forsvarsdepartementet i Den russiske føderasjonen etter resultatene av Abakan konkurranse for å øke nøyaktigheten av automatisk avfyring fra ubehagelige stillinger.
I tillegg til håndvåpen ammunisjon, kan "Spear" / SPEAR patronen brukes som ammunisjon for jaktvåpen med Lancaster fat av typen IZH-27 ved bruk av standard plasthylser fylt med meislede koniske kuler laget av stål eller messing i en segmentert pall laget av støpt termoplast. Mens opprettholdelsen av våpenets rekyl fortsetter å skyte på et konvensjonelt 12-gauge-skudd, vil en underkaliberkule som veier 9 gram akselerere i en 70 cm tønne til en hastighet på 900 m / s, noe som tilsvarer egenskapene til Mosin tre-line rifle.
Geometriske kjennetegn ved forskjellige typer koniske kuler (lengde, kjegleåpningsvinkel, grad av rundhet / bikonitet i hodeenden, nærvær av et kontaktområde på spissen for å knuse en pansret barriere eller et ekspansivt hulrom for dødelig skyting på et stort dyr, dybde og tykkelse på veggene i halekaviteten), med tanke på de angitte flyvehastighetene og målene som skal treffes, kan bestemmes på grunnlag av simulering av kulenes passasje i luft, gel eller faste medier ved bruk av det innenlandske programvareproduktet FlowVision.
