Пенетратор кинетической энергии

Пенетратор с кинетической энергией ( KEP ), также известный как пенетратор с длинным стержнем ( LRP ), представляет собой тип боеприпаса, предназначенный для пробития брони транспортного средства с помощью стрелу , напоминающего с высокой плотностью сечения снаряда . Как и пуля или оружие с кинетической энергией , этот тип боеприпасов не содержит взрывчатых веществ и использует чисто кинетическую энергию для проникновения в цель. Современные боеприпасы КЭП обычно относятся к типу бронебойных подкалиберных стабилизированных оперений (APFSDS).

История

с частичным вырезом . 30 × 173 мм APFSDS - T Патрон

Ранние пушки стреляли боеприпасами кинетической энергии, первоначально состоявшими из тяжелых шариков из обработанного камня , а затем из плотных металлов . С самого начала сочетание высокой дульной энергии с весом и твердостью снаряда было важнейшим фактором при разработке такого оружия. же основной целью такого оружия обычно было поражение защитных оболочек бронетехники Точно так или других оборонительных сооружений , будь то каменные стены , балки парусных кораблей или современная танковая броня. Боеприпасы с кинетической энергией в различных формах неизменно выбираются для этого оружия из-за высокоспециализированной конечной баллистики .

Разработка современного пенетратора KE сочетает в себе два аспекта артиллерийской конструкции: высокую начальную скорость и концентрированную силу. Высокая начальная скорость достигается за счет использования снаряда малой массы и большой площади основания в стволе орудия. Стрельба снарядом малого диаметра, завернутым в легкую внешнюю оболочку, называемую башмаком , увеличивает начальную скорость. Как только снаряд покидает ствол, поддон больше не нужен и разваливается на куски. В результате снаряд движется с высокой скоростью, имеет меньшую площадь поперечного сечения и уменьшенное аэродинамическое сопротивление во время полета к цели (см. внешнюю баллистику и терминальную баллистику ). Германия разработала современные башмаки под названием « трейбшпигель » («упорное зеркало»), чтобы придать дополнительную высоту своим зенитным орудиям во время Второй мировой войны . До этого на протяжении веков использовались примитивные деревянные башмаки в виде деревянной заглушки, прикрепляемой к или заряжаемой с казенной части перед пушечными ядрами в стволе, помещаемыми между метательным зарядом и снарядом. Название «сабо» (произносится / ˈ s æ b oʊ / SAB -oh в английском использовании) ^{[ 1 ]} по-французски означает «сабо» (деревянная обувь, которую традиционно носят в некоторых европейских странах).

Концентрация силы на меньшей площади первоначально достигалась путем замены одиночного металлического (обычно стального ) выстрела составным выстрелом с использованием двух металлов, тяжелого сердечника (на основе вольфрама ) внутри более легкой металлической внешней оболочки. Эти конструкции были известны в Великобритании как бронебойно-композитные жесткие (APCR), в США - высокоскоростные бронебойные (HVAP), а hartkern в Германии - (жесткое ядро). При попадании ядро оказывало гораздо более концентрированный эффект, чем обычная металлическая дробь того же веса и размера. Сопротивление воздуха и другие эффекты были такими же, как и для снаряда того же размера. Высокоскоростные бронебойные снаряды (HVAP) в основном использовались истребителями танков в армии США и были относительно редки, поскольку вольфрамовый сердечник был дорогим и отдавался предпочтение другим применениям.

Между 1941 и 1943 годами британцы объединили эти два метода в бронебойно-подкалиберном снаряде (APDS). Поддон заменил внешнюю металлическую оболочку APCR. Находясь в орудии, выстрел имел большую площадь основания, чтобы получить максимальное ускорение от метательного заряда, но, оказавшись снаружи, башмак отвалился, обнажив тяжелый выстрел с небольшой площадью поперечного сечения. Снаряды APDS служили основным оружием кинетической энергии большинства танков в начале холодной войны, хотя их основным недостатком была неточность. Проблема была решена с появлением в 1970-х годах бронебойного стабилизированного подкалиберным снарядом (APFSDS), который добавил к пенетратору стабилизирующие ребра, что значительно повысило точность. ^{[ 2 ]}

Дизайн

Принцип действия пенетратора с кинетической энергией заключается в том, что он использует свою кинетическую энергию, которая является функцией его массы и скорости, чтобы пробиться сквозь броню. Если броня побеждена, тепло и раскалывание (распыление частиц), генерируемые проникающим средством, проходящим через броню, и возникающая волна давления в идеале уничтожают цель. ^{[ 3 ]}

Современное оружие с кинетической энергией максимизирует нагрузку (кинетическую энергию, деленную на площадь удара), воздействующую на цель за счет:

максимизация массы - то есть использование самых плотных металлов на практике, что является одной из причин, по которой обедненный уран или карбид вольфрама часто используется - и начальной скорости снаряда, поскольку кинетическая энергия зависит от массы m и квадрата скорости v. снаряда $(mv^{2}/2).$
минимизация ширины, так как, если снаряд не кувыркается, он первым попадет в мишень. Поскольку большинство современных снарядов имеют круглую площадь поперечного сечения, их площадь поражения будет зависеть от квадрата радиуса r (площадь поражения равна $\pi r^{2}$ )

Длина пенетратора играет большую роль в определении предельной глубины проникновения. Как правило, пенетратор не способен проникнуть глубже, чем его собственная длина, поскольку явное напряжение от удара и перфорации разрушает его. ^{[ 4 ]} Это привело к появлению нынешних конструкций, напоминающих длинную металлическую стрелу .

Для моноблочных пенетраторов, изготовленных из одного материала, формула перфорации, разработанная Вили Одерматтом и В. Ланцем, позволяет рассчитать глубину проникновения снаряда APFSDS. ^{[ 5 ]}

В 1982 году было проведено аналитическое исследование, основанное на концепциях газовой динамики и экспериментах по проникновению в цель. ^{[ 6 ]}^{[ противоречивый источник ]} привели к выводу об эффективности ударников, что проникновение глубже ^{[ 7 ]} использование нетрадиционных трехмерных форм. ^{[ 8 ]}

Противоположный метод КЭ-пенетраторов использует пенетраторы химической энергии. два типа таких снарядов Используются : осколочно-фугасный противотанковый (HEAT) и осколочно-фугасный с головкой (HESH). В прошлом они широко использовались против брони и до сих пор играют свою роль, но менее эффективны против современной композитной брони , такой как Chobham , которая сегодня используется на основных боевых танках . В основных боевых танках обычно используются пенетраторы KE, тогда как HEAT в основном встречается в ракетных системах, запускаемых с плеча или на транспортных средствах, а HESH обычно предпочитают для разрушения укреплений.

См. также

Примечания

^ Краткий Оксфордский словарь английского языка (2007), 6-е изд. п. 2641
^ «Танк – Вооружение» . Британская энциклопедия . Проверено 22 февраля 2020 г.
^ «Тепловые патроны и башмаки» . xbradtc.wordpress.com . Архивировано из оригинала 18 июля 2011 г.
^ Тест на проникновение M829A3 , заархивировано из оригинала 11 декабря 2021 г. , получено 22 февраля 2020 г.
^ «Длинные стержневые пенетраторы. Уравнение перфорации» . www.longrods.ch . Проверено 22 февраля 2020 г.
^ Bondarchuk, V.S.; Vedernikov, Y.; Dulov, V.G.; Minin, V.F. (1982). "Optimization of star-shaped penetrators". LZV. Sib. Otd. Akad. Nauk SSSR Ser. Tekh. Nauk (in Russian). 13 : 60–64.
^ Бивин, Ю.К.; Симонов, ИВ (2010). «Механика динамического проникновения в почвенную среду». Механика твердого тела . 45 (6). Аллертон Пресс: 892–920. Бибкод : 2010MeSol..45..892B . дои : 10.3103/S0025654410060130 . ISSN 0025-6544 . S2CID 120416067 .
^ Бен-Дор, Г.; Дубинский А.; Эльперин, Т. (1997). «Правила проникновения тел». Прикладная механика разрушения . 26 (3). ООО «Эльзевир»: 193–198. дои : 10.1016/S0167-8442(96)00049-3 . ISSN 0167-8442 .

Ссылки

Кай, штат Вашингтон; Ли, Ю.; Даудинг, Р.Дж.; Мохамед, ФА; Лаверниа, Э.Дж. (1995). «Обзор сплавов на основе вольфрама как материалов, проникающих в кинетическую энергию». Обзор сыпучих материалов . 3 : 71–131.

[1] Краткий Оксфордский словарь английского языка (2007), 6-е изд. п. 2641

[2] «Танк – Вооружение» . Британская энциклопедия . Проверено 22 февраля 2020 г.

[3] «Тепловые патроны и башмаки» . xbradtc.wordpress.com . Архивировано из оригинала 18 июля 2011 г.

[4] Тест на проникновение M829A3 , заархивировано из оригинала 11 декабря 2021 г. , получено 22 февраля 2020 г.

[5] «Длинные стержневые пенетраторы. Уравнение перфорации» . www.longrods.ch . Проверено 22 февраля 2020 г.

[6] Bondarchuk, V.S.; Vedernikov, Y.; Dulov, V.G.; Minin, V.F. (1982). "Optimization of star-shaped penetrators". LZV. Sib. Otd. Akad. Nauk SSSR Ser. Tekh. Nauk (in Russian). 13 : 60–64.

[7] Бивин, Ю.К.; Симонов, ИВ (2010). «Механика динамического проникновения в почвенную среду». Механика твердого тела . 45 (6). Аллертон Пресс: 892–920. Бибкод : 2010MeSol..45..892B . дои : 10.3103/S0025654410060130 . ISSN 0025-6544 . S2CID 120416067 .

[8] Бен-Дор, Г.; Дубинский А.; Эльперин, Т. (1997). «Правила проникновения тел». Прикладная механика разрушения . 26 (3). ООО «Эльзевир»: 193–198. дои : 10.1016/S0167-8442(96)00049-3 . ISSN 0167-8442 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]