În timpul primului război mondial, beligeranții au început să folosească protecția personală a armurilor pentru infanteriști sub formă de căști de oțel și corase, care la o anumită distanță nu puteau fi pătrunși de gloanțele cu arme mici de viteză mică. În acest moment, SIBZ cu plăci compozite din carbură de bor cu o grosime de 9 mm nu poate fi pătruns de gloanțele care perforează armura cu miez de oțel de calibrele 5, 45x39 mm, 5, 56x45 mm, 7, 62x39 mm, 7, 62x51 mm și 7, 62x54 mm la o distanță mai mică de 100 de metri …
Pentru a depăși acest obstacol, gloanțele de arme ușoare care perforează armura folosesc din ce în ce mai mult un miez realizat dintr-un aliaj compozit de carbură de tungsten cu cobalt de tip VK8 cu o mărime a bobului mai mică de 1 μm, a cărei rezistență finală la îndoire este 2 GPa, cu o compresie de 4 GPa la duritate HRA 85 unități. Chiar mai promițător este un aliaj metalic de tungsten de tip VNZh97 prin analogie cu miezurile obuzelor de artilerie care perforează armura. Cu toate acestea, plăcile SIBZ au și o rezervă pentru creșterea rezistenței atât prin creșterea procentului de carbură de bor în compozit, cât și prin grosimea plăcilor (ținând cont de tendința de a trece la utilizarea exoscheletelor pasive ca parte a echipamentului de infanterie).
În plus, glonțul clasic ogival este un purtător extrem de ineficient al unui miez de perforare a armurii, deoarece necesită utilizarea unei jachete de plumb pentru a trece prin țâșnirea butoiului fără a le distruge la contactul cu aliajul dur al miezului. Ca urmare, masa miezului în sine este redusă la minimum. De exemplu, un glonț al unui cartuș 7N24M de calibru 5, 45x39 mm cu o manta bimetalică, o manta de plumb și un miez de perforare din aliaj VK8 cântărește 4,1 grame, din care greutatea miezului este de numai 1,8 grame. În plus, atunci când se ciocnește cu placa SIBZ, o parte din energia cinetică a glonțului este cheltuită pe zdrobirea învelișului bimetalic, străpungerea acestuia cu un miez de perforare a armurii și smulgerea învelișului de plumb.
O metodă mai eficientă de creștere a penetrării armurii gloanțelor cu arme de calibru mic este aceea de a crește viteza inițială a acestora și de a reduce aria secțiunii transversale. Prima măsură mărește energia cinetică a glonțului, a doua crește sarcina specifică din plasturele de contact al glonțului cu obstacolul. Viteza glonțului este limitată de presiunea maximă a gazelor pulberi din butoi, care în prezent atinge 4500 de atmosfere și este determinată de rezistența oțelului butoi. Această limitare este depășită prin reducerea masei și diametrului glonțului, menținând în același timp diametrul găurii - adică prin trecerea la gloanțe de sub-calibru. Pentru a ghida un glonț de sub-calibru în alezaj, se utilizează curele de conducere dezvoltate pe suprafața miezului sau un palet din polimer, a cărui densitate a materialului este de 9-11 ori mai mică decât densitatea alamei sau a plumbului.
Prima soluție constructivă în acest domeniu este glonțul germanului Harold Gerlich, dezvoltat în prima treime a secolului XX și echipat cu două curele conice de conducere. Glonțul în zbor a fost stabilizat prin rotație, țeava țâșnită a avut un diametru variabil, ce se înclină spre capăt, ceea ce a făcut posibilă obținerea unei eficiențe uniforme și mai mari în utilizarea energiei gazelor pulberi. Ca rezultat, un glonț cântărind 6,5 grame a accelerat la o viteză de 1600 m / s și a străpuns o placă de oțel de 12 mm grosime la o distanță de 60 mm. Cu toate acestea, un butoi țâșnit cu diametru variabil era prea scump pentru a fi fabricat, iar precizia de a trage cu gloanțe cu curele de conducere, mototolite la foc, a lăsat mult de dorit.
A doua soluție de proiectare în domeniul gloanțelor de sub-calibru este evoluția companiei americane AAI, condusă de șeful Irwin Barr, care în 1952 a dezvoltat un cartuș de pușcă cu calibru 12 echipat cu 32 de elemente de lovire în formă de săgeată plasate într-un container -palet tip push. Testele au arătat că gloanțele în formă de săgeată au un efect dăunător mare, dar au o precizie redusă de tragere datorită imposibilității de a oferi o direcționalitate dată a zborului gloanțelor după plecarea grupului lor din butoi
Activitatea de inițiativă a continuat în cadrul programului de cercetare SALVO al armatei SUA. AAI a dezvoltat un cartuș cu un singur glonț XM110 calibru 5, 6x53 mm cu un manșon mare de alungire, echipat cu un glonț sub-calibru în formă de săgeată din oțel cu un diametru de 1, 8 mm și coadă de calibru. Ca dispozitiv principal, a fost utilizată o tigaie din aliaj de magneziu, care a fost tăiată în părți printr-un accesoriu de bot după ce glonțul a ieșit din butoi. Împușcăturile s-au efectuat de pe brațele mici cu un butoi neted, stabilizarea glonțului în zbor a fost asigurată de unitatea de coadă. Conectoarele aerodinamice de pe planurile empenajului stabilesc o viteză unghiulară mică de rotație a glonțului pentru a media efectul asupra rectitudinii de zbor a defectelor de fabricație în fabricarea sa.
În timpul experimentelor, a fost dezvoltată o versiune îmbunătățită a cartușului 5, 77x57V XM645, care utilizează o tigaie compusă din patru segmente din fibră de sticlă cu un strat de teflon, ținută pe glonțul din butoi datorită forțelor de frecare și dezintegrată în segmente sub influența presiunii aerului după ce glonțul a fost evacuat din butoi. Lungimea cartușului a fost de 63 mm, lungimea glonțului în formă de săgeată a fost de 57 mm, greutatea glonțului a fost de 0,74 grame, paletul a fost de 0,6 grame, viteza de tragere a glonțului a fost de 1400 m / s
Cu toate acestea, într-un efort de a oferi cea mai mare alungire a glonțului, AAI a trebuit să meargă pentru alungirea carcasei cartușului, ceea ce a afectat negativ fiabilitatea mecanismului de reîncărcare datorită frecării ridicate în cameră și, de asemenea, a dus la o creștere a dimensiunii și greutatea receptorului de arme de calibru mic.
Prin urmare, în următorul program al armatei SUA, numit SPIW, liderul a fost cartușul 5, 6x44 XM144, dezvoltat de Frankfort Arsenal sub forma factorului de cartuș cu impuls redus 5, 56x45 mm. O versiune îmbunătățită a cartușului XM216 SFR avea un manșon standard, lungimea cartușului era de 49,7 mm, lungimea glonțului în formă de săgeată era de 45 mm, greutatea glonțului era 0,65 grame, greutatea paletului era 0,15 grame, viteza de tragere a glonțului a fost de 1400 m / s
Tragerile experimentale efectuate în cadrul programelor SALVO și SPIW folosind gloanțe sub-calibru în formă de săgeată cu masă ultra-mică au arătat dezavantajele fatale ale acestor gloanțe - deriva laterală crescută sub influența vântului și o abatere semnificativă de la traiectoria specificată atunci când trăgând în ploaie.
În Uniunea Sovietică, primul cartuș de 7, 62 / 3x54 mm cu un glonț în formă de săgeată sub-calibru a fost dezvoltat sub conducerea lui Dmitry Shiryaev la începutul anilor 1960 la NII-61 (viitorul TsNIITOCHMASH). Glonțul în formă de săgeată s-a deosebit de omologii săi americani prin masa mai mare, alungirea mai mică (3x51 mm), absența îngustării în zona cozii și, cel mai important, metoda de conectare a paletului și glonțului cu ajutorul unui pieptene aplicat pe arborele săgeții. Această soluție a făcut posibilă asigurarea aderenței necesare cu un efort tractiv mai mare din partea laterală a paletului pentru a propulsa un glonț cu un multiplu al masei decât omologii săi americani
Paletul cu două secțiuni a fost fabricat din aliaj de aluminiu, prin urmare, atunci când a zburat separat după ce a părăsit butoiul, a reprezentat un anumit pericol pentru trăgătorii vecini. În plus, aluminiul a aderat intens la suprafața orificiului cilindrului, ceea ce a necesitat curățarea uscată a cilindrului la fiecare 100-200 de fotografii. Dar cea mai negativă proprietate a gloanțelor în formă de săgeată s-a dovedit a fi efectul lor letal scăzut asupra forței de muncă - gloanțele de mare viteză armură perfect străpunsă și, ca ace, au trecut prin țesuturile moi, fără a provoca un ciocan de apă șoc și fără a forma un canal de rănire de diametru mare.
În legătură cu aceste circumstanțe, în 1965, sub conducerea lui Vladislav Dvoryaninov, a început dezvoltarea unui nou cartuș de 10/4, calibru 5x54 mm, cu un glonț în formă de săgeată, cu un design modificat, cu o greutate crescută la 4,5 grame. În timpul dezvoltării, un material polimeric a fost folosit pentru a face un palet care nu poluează alezajul țevii în timpul unei lovituri, o coadă îngustă a arborelui (ca și la omologii americani) a fost utilizată pentru a crește coeficientul balistic și o tăietură transversală de arborele s-a format în regiunea pieptenei și plat pe punctul glonțului cu scopul de a în consecință, slăbirea constructivă a glonțului pentru ruperea în două părți și răsturnarea glonțului în procesul de pătrundere a țesuturilor moi
Aceste soluții tehnice au făcut posibilă creșterea efectului letal al gloanțelor în formă de săgeată, dar, în același timp, au redus gradul de penetrare a protecției blindate personale pentru infanteriști, deoarece un glonț care trece printr-o barieră solidă experimentează și stresuri de îndoire (crescând cu o creșterea unghiului de întâlnire a unui glonț cu un obstacol), care duce la distrugerea arborelui glonțului, de două ori slăbit (cu un pieptene și o tăietură) în secțiunea cea mai critică, direct adiacentă punctului. Câștigul în acțiunea letală și pierderea în acțiunea de penetrare nu au permis adoptarea gloanțelor sub formă de săgeată sub-calibru proiectate de Dvoryaninov și colab.
Studiul procesului de curgere în jurul diferitelor corpuri într-un tunel de vânt cu flux de aer supersonic a arătat că gloanțele în formă de săgeată de orice design au o formă aerodinamică non-optimă - generează cinci fronturi de undă de șoc simultan:
- capul frontal;
- partea din față în punctul de tranziție al punctului către arbore;
- față pe marginile anterioare ale cozii;
- față pe marginile din spate ale cozii;
- partea din față în punctul de constricție a cozii arborelui.
Pentru comparație, un glonț de calibru ogival la viteză supersonică generează doar trei fronturi de undă de șoc:
- capul frontal;
- față în punctul de tranziție al vârfului în partea cilindrică;
- față coadă.
Cea mai optimă din punct de vedere al aerodinamicii zborului supersonic este forma conică a glonțului fără fractura suprafeței generatoare și fără coadă, care generează doar două fronturi ale undei de șoc: cap și coadă. În acest caz, unghiul de deschidere al frontului capului glonțului conic este de câteva ori mai mic decât unghiul de deschidere al frontului capului glonțului măturat, datorită unghiului de deschidere mai mic al vârfului primului comparativ cu unghiul de deschidere al al doilea con. În plus, glonțul în formă de săgeată, lansat dintr-un butoi neted și derulat în zbor (pentru a compensa defectele de fabricație) datorită teșiturilor cozii, se distinge și prin frânarea crescută datorită selecției unei părți a kineticului energie pentru derularea glonțului.
În legătură cu deficiențele indicate de gloanțe în formă de săgeată, este oferit un cartuș inovator sub titlul „Spear” / SPEAR, echipat cu un glonț conic sub-calibru cu o tigaie de împingere care nu necesită un pieptene pe corpul glonțului. Cartușul este fabricat într-un factor de formă telescopic pentru a minimiza volumul ambalajului, care este determinat numai de lungimea și diametrul cel mai mare al manșonului său. Cartușul este destinat ca o muniție pentru brațele mici echipate cu un butoi cu un foraj cu șurub oval, plictisit ca Lancaster în scopul răsucirii glonțului în procesul de trecere a forajului butoiului. Un glonț în zbor menține stabilitatea atât datorită momentului giroscopic, cât și datorită deplasării înainte a centrului de greutate față de centrul presiunii aerodinamice prin formarea unei cavități interne în coada glonțului.
Glonțul conic lansat din butoiul Lancaster are un coeficient balistic îmbunătățit în comparație atât cu glonțele ogive, cât și cu cele în formă de săgeată din următoarele motive:
- cel mai mic număr de fronturi de undă de șoc generate în timpul zborului supersonic;
- fără pierderi de energie cinetică pentru rotirea glonțului datorită fluxului de aer care intră.
Un glonț conic cu o cavitate interioară în secțiunea cozii are, de asemenea, o capacitate de penetrare crescută - în procesul de trecere printr-o barieră solidă, secțiunea cozii este mototolită spre interior și diametrul bazei conului scade până la diametrul glonțului în secțiunea de la începutul cavității. Sarcina transversală a glonțului este aproape dublată. În acest caz, claritatea suprafeței conice conservate a glonțului rămâne mai mare decât cea a unui glonț în formă de ogivă sau de săgeată de lungime egală. Absența unui pieptene și a tăieturilor transversale pe suprafața glonțului conic crește și mai mult penetrarea acestuia în comparație cu glonțul în formă de săgeată proiectat de Dvoryaninov și colab.
În același timp, un glonț conic cu o cavitate internă în secțiunea cozii are un efect letal ridicat, deoarece:
- este la un pas de stabilitate datorită pasului ușor al filetului șurubului alezajului Lancaster;
- după ruperea unei bariere blindate, stabilitatea acesteia scade datorită strivirii secțiunii cozii și deplasării centrului de presiune dincolo de centrul de greutate.
Pierderea energiei cinetice pentru spargerea unei bariere blindate într-un glonț conic cu o cavitate internă este la nivelul gloanțelor în formă de săgeată și ogivale: în primul, energia este cheltuită pentru zdrobirea corpului în zona cavității, în al doilea, la tăierea unității de coadă, în al treilea, la zdrobirea și ruperea cochiliei și cămășii din miez.
Corpul glonțului conic corespunde funcțional cu miezul glonțului învelit, nu există o jachetă de plumb, în loc de o carapace din alamă grea și scumpă, se folosește un palet din plastic ușor și ieftin. Pe de altă parte, un glonț conic folosește cel mai rațional caracteristicile de rezistență ale materialului său structural în comparație cu un glonț în formă de săgeată, slăbit artificial în locul pieptenei și a tăieturii încrucișate. Prin urmare, masa unui glonț conic poate fi redusă semnificativ în comparație cu un glonț ogival și în formă de săgeată cu penetrare egală. Acest lucru face posibilă o alegere justificată economic a materialului de construcție al glonțului conic în favoarea aliajului metalic de tungsten, care are cea mai mare densitate.
Datorită volumului intern limitat al cartușului telescopic, se propune utilizarea unei încărcături de combustibil sub formă de verificator de pulbere presat cu adăugarea de granule HMX cristaline (a căror dimensiune este mai mică decât diametrul critic de detonare a unui exploziv) pentru a asigura rata de proiectare a arderii încărcăturii pentru lungimea selectată a țevii de arme mici. Pentru a reduce greutatea totală a cartușului ca material structural al manșonului său, se propune utilizarea unui aliaj compozit de aluminiu și fibre dispersate de oxid de aluminiu, protejat de un strat de alamă zincată și un strat polimeric antifricțiune cu umplutură de grafit, descris în articolul „Cartușe promițătoare pentru armele cu puști” („Revista militară” din 9 decembrie 2017).
Tabelul următor oferă o evaluare comparativă a diferitelor tipuri de cartușe și gloanțe pentru arme de calibru mic:
După cum puteți vedea din tabel, cartușul "Spear" / SPEAR este lider în ceea ce privește volumul minim de ambalare, lungimea și greutatea, precum și în ceea ce privește încărcarea laterală a unui glonț. Momentul total de retragere al gazelor sale glonț, tigaie și pulbere este cu aproximativ 1/3 mai mare decât impulsul total de retragere al gazelor glonț și pulbere ale cartușului 5, 45x39 mm, în timp ce energia botului primului este depășită cu 1/7 comparativ cu al doilea.
În plus, atunci când trageți un glonț într-un palet de polimer dintr-un butoi cu o găurire cu șurub oval, practic nu există uzură termoplastică a găurii butoiului din cauza absenței canelurilor. În acest sens, o creștere de peste 1,5 ori viteza inițială a unui glonț nu va afecta resursa armelor de calibru mic. Mai mult, o lovitură fără uzură creează o rezervă pentru creșterea ratei de foc în rafale fixe la nivelul de 2000-3000 de runde pe minut, ceea ce a fost recomandat de comisia GRAU din Ministerul Apărării al Federației Ruse în urma rezultatelor Abakan concurență pentru a crește precizia lansării automate din poziții incomode.
În plus față de muniția cu arme de calibru mic, cartușul „Spear” / SPEAR poate fi folosit ca muniție pentru arme de vânătoare cu butoaie Lancaster de tip IZH-27 folosind manșoane standard din plastic umplute cu gloanțe conice cizelate din oțel sau alamă într-un palet segmentat realizat din termoplastic turnat. În timp ce menține reculul armei la nivelul de tragere al unei lovituri convenționale de calibru 12, un glonț de sub-calibru cântărind 9 grame va accelera într-un butoi de 70 cm la o viteză de 900 m / s, care corespunde caracteristicilor Pușcă cu trei linii Mosin.
Caracteristicile geometrice ale diferitelor tipuri de gloanțe conice (lungimea, unghiul de deschidere al conului, gradul de rotunjime / biconicitate al capului, prezența unei zone de contact pe vârf pentru zdrobirea unei bariere blindate sau a unei cavități expansive pentru letalitatea fotografierii la un animal mare, adâncimea și grosimea pereților cavității cozii), luând în considerare viteza de zbor specificată și obiectivele care trebuie lovite pot fi determinate pe baza simulării trecerii gloanțelor în aer, gel sau medii solide utilizând produsul software intern. FlowVision.
