Pirmojo pasaulinio karo metu kovotojai pradėjo naudoti pėstininkų asmenines šarvų apsaugos priemones plieninių šalmų ir kuprių pavidalu, į kurias tam tikru atstumu negalėjo prasiskverbti mažo greičio šaulių ginklų kulkos. Šiuo metu SIBZ su 9 mm storio boro karbido kompozicinėmis plokštėmis negalima prasiskverbti šarvus perveriančiomis kulkomis, kurių plieninė šerdis yra 5, 45x39 mm, 5, 56x45 mm, 7, 62x39 mm, 7, 62x51 mm ir 7, 62x54 mm mažesniu nei 100 metrų atstumu …
Siekiant įveikti šią kliūtį, šarvus pradurtos šaulių ginklų kulkos vis dažniau naudoja šerdį, pagamintą iš sudėtinio volframo karbido lydinio su VK8 tipo kobaltu, kurio grūdelių dydis yra mažesnis nei 1 μm, o galutinis lenkimo stipris yra 2 GPa, suspaudžiant 4 GPa esant kietumui HRA 85 vienetai. Dar perspektyvesnis yra metalo lydinys volframo tipo VNZh97 pagal analogiją su šarvus perveriančių artilerijos sviedinių šerdimis. Tačiau SIBZ plokštės taip pat turi rezervą atsparumui didinti tiek didinant boro karbido procentą kompozicijoje, tiek plokštelių storį (atsižvelgiant į tendenciją pereiti prie pasyvių egzoskeletų naudojimo kaip pėstininkų įrangos dalis)..
Be to, klasikinė „ogival“apvalkalo kulka yra labai neefektyvus šarvus perveriančios šerdies nešiklis, nes tam reikia naudoti švininę striukę, kad ji galėtų praeiti pro statinės šautuvą, nesunaikindama jų, kai liečiasi su kietuoju šerdies lydiniu. Dėl to pačios šerdies masė sumažėja iki minimumo. Pavyzdžiui, 5N, 45x39 mm kalibro 7N24M užtaiso kulka su bimetaline striuke, švinine striuke ir šarvus perveriančia šerdimi, pagaminta iš VK8 lydinio, sveria 4,1 gramo, iš kurių šerdies svoris yra tik 1,8 gramo. Be to, susidūrus su SIBZ plokštele, dalis kulkos kinetinės energijos išleidžiama susmulkinant bimetalinį apvalkalą, praduriant jį šarvus perveriančia šerdimi ir nuplėšiant švininę striukę.
Veiksmingesnis šaulių ginklų kulkų įsiskverbimo didinimo būdas yra padidinti pradinį jų greitį ir sumažinti skerspjūvio plotą. Pirmasis matas padidina kulkos kinetinę energiją, antrasis padidina specifinę apkrovą kulkos kontaktiniame lopinyje su kliūtimi. Kulkos greitį riboja maksimalus miltelių dujų slėgis statinėje, kuris šiuo metu siekia 4500 atmosferų ir kurį lemia statinės plieno stiprumas. Šis apribojimas įveikiamas sumažinus kulkos masę ir skersmenį, išlaikant tą patį kiaurymės skersmenį - t.y. pereinant prie subkalibro kulkų. Norėdami nukreipti subkalibro kulką į kiaurymę, naudojami šerdies paviršiuje sukurti polimeriniai diržai arba polimero padėklas, kurių medžiagos tankis yra 9–11 kartų mažesnis nei žalvario ar švino.
Pirmasis konstruktyvus sprendimas šioje srityje yra vokiečio Haroldo Gerlicho kulka, sukurta XX amžiaus pirmąjį trečdalį ir aprūpinta dviem pirmaujančiais kūginiais diržais. Skraidant kulka buvo stabilizuota sukant, šautuvo vamzdis buvo kintamo skersmens, siaurėjantis iki galo, o tai leido pasiekti tolygesnį ir didesnį efektyvumą naudojant miltelių dujų energiją. Dėl to 6,5 gramo svorio kulka įsibėgėjo iki 1600 m / s greičio ir 60 mm atstumu pramušė 12 mm storio plieninę plokštę. Tačiau kintamo skersmens šautuvinę vamzdį buvo per brangu pagaminti, o šaudymo kulkomis su pirmaujančiais diržais tikslumas, susmulkintas šaudant, paliko daug norimų rezultatų.
Antrasis dizaino sprendimas subkalibro kulkų srityje yra amerikiečių kompanijos AAI, kuriai vadovauja jos vadovas Irwinas Barras, kūriniai, 1952 m. Sukūrę 12 gabaritų šautuvo užtaisą su 32 rodyklės formos smogiančiais elementais, įdėtais į konteinerį. -tipo stūmimo padėklas. Bandymai parodė, kad rodyklės formos kulkos turi didelį žalingą poveikį, tačiau jų šaudymo tikslumas yra mažas, nes neįmanoma pateikti tam tikro kulkų krypties po to, kai grupė išėjo iš statinės.
Iniciatyvinis darbas tęsiamas pagal JAV kariuomenės SALVO tyrimų programą. AAI sukūrė vienos kulkos XM110 5, 6x53 mm kalibro kasetę su didele pailginta įvore, su plienine strėlės formos subkalibro kulka, kurios skersmuo yra 1, 8 mm ir kalibro uodega. Kaip pagrindinis prietaisas buvo naudojama traukimo indas, pagamintas iš magnio lydinio, kuris buvo supjaustytas į dalis antsnukio tvirtinimu, kai kulka išėjo iš statinės. Šaudymas buvo atliktas iš šaulių ginklų lygiu vamzdžiu, kulkos stabilizavimą skrendant užtikrino uodegos blokas. Aerodinaminiai nuožulnumo kampai plokštumose nustato nedidelį kampinį kulkos sukimosi greitį, kad būtų įvertintas vidutinis poveikis gamybos defektų skrydžio tiesumui.
Eksperimentų metu buvo sukurta patobulinta 5, 77x57V XM645 kasetės versija, kurioje buvo naudojama sudėtinė keturių segmentų traukimo keptuvė, pagaminta iš stiklo pluošto su teflono danga, laikoma ant kulkos statinėje dėl trinties jėgų ir suskaidyta į segmentus po oro slėgio įtaka po to, kai kulka buvo išmesta iš statinės. Užtaiso ilgis buvo 63 mm, rodyklės formos kulkos ilgis-57 mm, kulkos svoris-0,74 gramo, padėklas-0,6 gramo, kulkos snukio greitis-1400 m / s
Tačiau, siekdama užtikrinti didžiausią kulkos pailgėjimą, AAI turėjo pailginti kasetės dėklą, o tai neigiamai paveikė perkrovimo mechanizmo patikimumą dėl didelės trinties kameroje, taip pat padidėjo dydis ir šaulių ginklų gavėjas.
Todėl kitoje JAV kariuomenės programoje, pavadintoje SPIW, lyderis buvo 5, 6x44 XM144 užtaisas, kurį sukūrė Frankforto arsenalas pagal mažo impulso kasetės 5, 56x45 mm formą. Patobulinta XM216 SFR kasetės versija turėjo standartinę rankovę, kasetės ilgis 49,7 mm, rodyklės formos kulkos ilgis 45 mm, kulkos svoris 0,65 gramo, padėklo svoris 0,15 gramų, kulkos snukio greitis buvo 1400 m / s
Eksperimentinis šaudymas, atliktas pagal SALVO ir SPIW programas, naudojant subkalibro rodyklės formos itin mažos masės kulkas, parodė mirtinus tokių kulkų trūkumus-padidėjusį šoninį dreifą veikiant vėjui ir žymiai nukrypstant nuo nurodytos trajektorijos. šaudyti per lietų.
Sovietų Sąjungoje pirmoji 7, 62 / 3x54 mm kasetė su subkalibro strėlės formos kulka buvo sukurta vadovaujant Dmitrijui Širiajevui septintojo dešimtmečio pradžioje NII-61 (būsimasis „TsNIITOCHMASH“). Rodyklės formos kulka nuo kitų amerikiečių skiriasi savo didesne mase, mažesniu pailgėjimu (3x51 mm), nesusiaurėjimu uodegos srityje ir, svarbiausia, padėklo ir kulkos sujungimo būdu šukos būdu. uždėtas ant strėlės veleno. Šis sprendimas leido užtikrinti reikiamą sukibimą su didesnėmis traukos pastangomis iš padėklo šono, kad būtų galima išstumti kulką, kurios masė yra daugkartinė, nei jos kolegos iš Amerikos
Dviejų sekcijų padėklas buvo pagamintas iš aliuminio lydinio, todėl išskridus iš statinės, jis kėlė tam tikrą pavojų kaimyniniams šauliams. Be to, aliuminis intensyviai prilipo prie statinės angos paviršiaus, todėl kas 100-200 šūvių reikėjo sauso statinės valymo. Tačiau neigiamiausia rodyklės formos kulkų savybė pasirodė esanti maža mirtina jų įtaka darbo jėgai-didelės spartos kulkos puikiai pramušė šarvus ir, kaip ir adatos, praėjo per minkštuosius audinius, nesukeldamos smūgio vandens plaktuko ir nesudarydamos žaizdos kanalo. didelio skersmens.
Atsižvelgiant į šias aplinkybes, 1965 m., Vadovaujant Vladislavui Dvoryaninovui, buvo pradėta kurti nauja 10/4, 5x54 mm kalibro kasetė su modifikuoto dizaino rodyklės formos kulka, kurios svoris padidėjo iki 4,5 gramo. Kurimo metu padėklui pagaminti buvo panaudota polimerinė medžiaga, kuri šūvio metu neteršia statinės gręžinio, veleno uodegos susiaurėjimas (kaip ir amerikiečių kolegoms), siekiant padidinti balistinį koeficientą, ir skersinis pjūvis velenas buvo suformuotas šukos srityje ir plokščias kulkos taške, siekiant atitinkamai konstruktyviai susilpninti kulką, kad ji suskaidytų į dvi dalis ir apverstų kulką įsiskverbdama į minkštuosius audinius
Šie techniniai sprendimai leido padidinti mirtiną strėlės formos kulkų poveikį, tačiau tuo pačiu sumažino pėstininkų asmeninės šarvuotos apsaugos įsiskverbimo laipsnį, nes kulka, einanti per tvirtą barjerą, taip pat patiria lenkimo įtempius (didėja padidėjęs kulkos susidūrimo su kliūtimi kampas), dėl kurio sunaikinamas kulkos velenas, du kartus susilpnintas (su šukomis ir pjūviu) kritiškiausioje atkarpoje, tiesiai greta taško. Mirtinų veiksmų pelnas ir prasiskverbimo veiksmo praradimas neleido priimti subkalibro rodyklės formos kulkų, sukurtų Dvoryaninovo ir kt.
Tiriant srauto aplink įvairius kūnus vėjo tunelyje su viršgarsiniu oro srautu procesą, paaiškėjo, kad bet kokios konstrukcijos strėlių formos kulkos turi neoptimalią aerodinaminę formą-jos sukuria penkis smūgio bangų frontus vienu metu:
- galva priekyje;
- priekis taško perėjimo prie veleno vietoje;
- priekyje ant priekinių uodegos kraštų;
- priekyje ant galinių uodegos kraštų;
- priekyje veleno uodegos susiaurėjimo vietoje.
Palyginimui, anglies formos kalibro kulka viršgarsiniu greičiu sukuria tik tris smūginių bangų frontus:
- galva priekyje;
- priekyje antgalio perėjimo į cilindrinę dalį vietoje;
- uodega priekyje.
Viršgarsinio skrydžio aerodinamikos požiūriu optimaliausia yra kūginė kulkos forma, nesulaužant generatoriaus paviršiaus ir be uodegos, kuri sukuria tik du smūgio bangos frontus: galvą ir uodegą. Šiuo atveju kūginės kulkos galvos priekinės dalies atidarymo kampas yra kelis kartus mažesnis už nušluotos kulkos galvos priekio atidarymo kampą dėl mažesnio pirmojo galo atidarymo kampo, palyginti su kulkos atidarymo kampu. antrasis kūgis. Be to, strėlės formos kulka, iššauta iš lygios statinės ir išvyniota skrydžio metu (siekiant kompensuoti gamybos defektus) dėl uodegos nuožulnių, taip pat išsiskiria padidėjusiu stabdymu dėl pasirinktos kinetinės dalies energijos kulkai išvynioti.
Atsižvelgiant į nurodytus rodyklės formos kulkų trūkumus, siūloma novatoriška kasetė, pavadinta „Ietis“/ „SPEAR“, aprūpinta subkalibro kūgine kulka su stumiančia skarda, kuriai nereikia šukuoti kulkos korpuso.. Kasetė pagaminta iš teleskopinės formos, kad būtų sumažintas pakuotės tūris, kurį lemia tik rankovės ilgis ir didžiausias skersmuo. Užtaisas yra skirtas šaudmenims šaulių ginklams, turinčiam vamzdį su ovaliu varžtu, gręžiantį kaip Lankasterį, kad būtų galima pasukti kulką, kai praeina vamzdžio anga. Skraidant kulka išlaiko stabilumą tiek dėl giroskopinio momento, tiek dėl to, kad svorio centras pasislenka į priekį, palyginti su aerodinaminio slėgio centru, suformuojant vidinę ertmę kulkos uodegoje.
Kūginė kulka, paleista iš „Lancaster“statinės, turi geresnį balistinį koeficientą, palyginti su abėcėlės ir rodyklės formos kulkomis dėl šių priežasčių:
- mažiausias smūginių bangų frontų skaičius, sukurtas viršgarsinio skrydžio metu;
- neprarandama kinetinė energija kulkoms sukti dėl įeinančio oro srauto.
Kūginė kulka su vidine ertme uodegos dalyje taip pat turi didesnį įsiskverbimo gebėjimą - einant per tvirtą barjerą, uodegos dalis susiglamžo į vidų, o kūgio pagrindo skersmuo sumažėja iki kulkos skersmens ertmės pradžios skyrius. Skersinė kulkos apkrova beveik padvigubėja. Šiuo atveju išsaugoto kūgio kūgio paviršiaus aštrumas išlieka didesnis nei vienodo ilgio ožyvo arba rodyklės formos kulkos. Šukos nebuvimas ir skersiniai pjūviai kūginės kulkos paviršiuje dar labiau padidina jos įsiskverbimą, palyginti su rodyklės formos kulka, kurią sukūrė Dvoryaninovas ir kt.
Tuo pačiu metu kūginė kulka su vidine ertme uodegos dalyje turi didelį mirtiną poveikį, nes:
- jis yra ant stabilumo ribos dėl švelnaus Lankasterio skylės varžto sriegio žingsnio;
- pralaužus šarvuotą užtvarą, jo stabilumas sumažėja dėl uodegos dalies suspaudimo ir slėgio centro poslinkio už svorio centro.
Kinetinės energijos praradimas, pralaužus šarvuotą barjerą kūginėje kulkoje su vidine ertme, yra rodyklės ir kulkos formos kulkų lygyje: pirmojoje energija išleidžiama kūnui sutraiškyti ertmės srityje, antroje - nupjovus uodegą, trečioje - sutraiškant ir atplėšiant apvalkalą ir marškinius nuo šerdies.
Kūginės kulkos korpusas funkcionaliai atitinka apvalkalo šerdies šerdį, nėra švininės striukės, vietoj korpuso, pagaminto iš sunkaus ir brangaus žalvario, naudojamas padėklas iš lengvo ir pigaus plastiko. Kita vertus, kūginė kulka racionaliausiai naudoja savo konstrukcinės medžiagos stiprumo charakteristikas, palyginti su rodyklės formos kulka, dirbtinai susilpninta šukos ir skersinio pjūvio vietoje. Todėl kūginės kulkos masę galima žymiai sumažinti, lyginant su vienodai skverbiančia anglies ir rodyklės formos kulka. Tai leidžia ekonomiškai pagrįstai pasirinkti kūginės kulkos konstrukcinę medžiagą volframo metalo lydinio, kurio tankis yra didžiausias, naudai.
Dėl riboto vidinio teleskopinės kasetės tūrio siūloma naudoti raketinį užtaisą presuotų miltelių tikrintuvo pavidalu, pridedant kristalinių HMX granulių (kurių dydis yra mažesnis už kritinį sprogmens detonacijos skersmenį)), kad būtų užtikrintas projektinis užtaiso degimo greitis pasirinktam šaulių ginklų vamzdžio ilgiui. Siekiant sumažinti bendrą kasetės, kaip jos rankovės konstrukcinės medžiagos, svorį, siūloma naudoti sudėtinį aliuminio lydinį ir disperguotą aliuminio oksido pluoštą, apsaugotą cinkuota žalvarine danga ir antifrikcine polimerine danga su grafito užpildu, aprašytas straipsnyje „Perspektyvūs šovinių ginklai“(2017 m. gruodžio 9 d. „Karinė apžvalga“).
Šioje lentelėje pateikiamas lyginamasis įvairių tipų šovinių ir šaulių ginklų kulkų įvertinimas:
Kaip matote iš lentelės, „Spear“/ SPEAR užtaisas yra lyderis pagal mažiausią pakuotės tūrį, ilgį ir svorį, taip pat pagal šoninę kulkos apkrovą. Bendras jo kulkų, keptuvės ir miltelių dujų atsitraukimo momentas yra maždaug 1/3 didesnis nei bendras kulkos ir miltelių dujų atatrankos momentas 5, 45x39 mm, o pirmojo snukio energija viršijama 1/7 lyginant su antruoju.
Be to, šaudant kulką į polimero padėklą iš statinės su ovaliu varžtu gręžtiniu būdu, dėl to, kad nėra griovelių, praktiškai nėra cilindro angos termoplastinio susidėvėjimo. Šiuo atžvilgiu padidėjimas daugiau nei 1,5 karto pradinio kulkos greičio neturės įtakos šaulių ginklų ištekliams. Be to, nenuilstantis šūvis sukuria rezervą ugnies greičiui fiksuotais pliūpsniais padidinti iki 2000–3000 šovinių per minutę lygio, kurį rekomendavo Rusijos gynybos ministerijos GRAU komisija, gavusi Abakano rezultatus. konkurencija, siekiant padidinti automatinio šaudymo iš nepatogių pozicijų tikslumą.
Be šaulių ginklų šaudmenų, „Spear“/ SPEAR užtaisą galima naudoti kaip šaudmenis medžiokliniams ginklams su „IZH-27“tipo „Lancaster“statinėmis, naudojant standartines plastikines rankoves, pripildytas iškalto kūginių kulkų, pagamintų iš plieno arba žalvario. iš formuoto termoplastiko. Išlaikant ginklo atsitraukimą įprasto 12 gabaritų šūvio šaudymo lygyje, 9 gramų subkalibro kulka 70 cm statinėje įsibėgės iki 900 m / s greičio, o tai atitinka ginklo charakteristikas. Mosin trijų linijų šautuvas.
Įvairių tipų kūginių kulkų geometrinės charakteristikos (ilgis, kūgio atidarymo kampas, galvos galo apvalumo / dvilypumo laipsnis, kontaktinė sritis ant galo, skirta šarvuotam barjerui sutraiškyti, arba plati ertmė, skirta mirtinai šaudyti į didelį gyvūną, uodegos ertmės sienelių gylis ir storis), atsižvelgiant į nurodytą skrydžio greitį ir tikslus, kuriuos reikia pataikyti, galima nustatyti remiantis imitaciniu kulkų judėjimu ore, gelyje ar kietoje terpėje, naudojant buitinės programinės įrangos produktą „FlowVision“.
