خلال الحرب العالمية الأولى ، بدأ المتحاربون في استخدام الدروع الشخصية لحماية جنود المشاة في شكل خوذات فولاذية ودروع ، والتي لا يمكن اختراقها على مسافة معينة برصاصات الأسلحة الصغيرة منخفضة السرعة. في الوقت الحالي ، لا يمكن اختراق SIBZ بألواح مركبة من كربيد البورون بسمك 9 مم برصاص خارق للدروع مع نواة فولاذية من عيار 5 ، 45 × 39 مم ، 5 ، 56 × 45 مم ، 7 ، 62 × 39 مم ، 7 ، 62 × 51 مم و 7 ، 62 × 54 ملم على مسافة أقل من 100 متر …
للتغلب على هذه العقبة ، تستخدم طلقات الأسلحة الصغيرة الخارقة للدروع بشكل متزايد نواة مصنوعة من سبيكة مركبة من كربيد التنجستن مع كوبالت من النوع VK8 بحجم حبة أقل من 1 ميكرومتر ، وتكون قوتها القصوى في الانحناء 2 GPa ، بضغط 4 جيجا باسكال عند صلابة 85 وحدة HRA. والأكثر وعدًا هو سبيكة معدنية من التنغستن من النوع VNZh97 عن طريق القياس مع نوى قذائف المدفعية الخارقة للدروع. ومع ذلك ، فإن لوحات SIBZ لها أيضًا احتياطي لزيادة المقاومة عن طريق زيادة نسبة كربيد البورون في المركب وبسمك الألواح (مع مراعاة الميل إلى التحول إلى استخدام الهياكل الخارجية السلبية كجزء من معدات المشاة).
بالإضافة إلى ذلك ، فإن قذيفة ogival الكلاسيكية هي حاملة غير فعالة للغاية لنواة خارقة للدروع ، لأنها تتطلب استخدام سترة الرصاص للمرور عبر سرقة البرميل دون تدميرها عند ملامستها لسبائك صلب من النواة. نتيجة لذلك ، يتم تقليل كتلة اللب نفسه إلى الحد الأدنى. على سبيل المثال ، تزن رصاصة خرطوشة 7N24M عيار 5 ، 45 × 39 مم مع سترة ثنائية المعدن ، وسترة من الرصاص ، ونواة خارقة للدروع مصنوعة من سبيكة VK8 ، 4.1 جرامًا ، وزن النواة 1.8 جرام فقط. بالإضافة إلى ذلك ، عند الاصطدام بلوحة SIBZ ، يتم إنفاق جزء من الطاقة الحركية للرصاصة على سحق القشرة ثنائية المعدن ، وثقبها بنواة خارقة للدروع وتمزيق سترة الرصاص.
تتمثل الطريقة الأكثر فعالية لزيادة اختراق دروع الأسلحة الصغيرة في زيادة سرعتها الأولية وتقليل مساحة المقطع العرضي. يزيد المقياس الأول من الطاقة الحركية للرصاصة ، بينما يزيد المقياس الثاني من الحمل المحدد في رقعة التلامس للرصاصة مع العائق. سرعة الرصاصة محدودة بالضغط الأقصى لغازات المسحوق في البرميل ، والذي يصل حاليًا إلى 4500 ضغط جوي ويتم تحديده من خلال قوة برميل الصلب. يتم التغلب على هذا القيد عن طريق تقليل كتلة وقطر الرصاصة مع الحفاظ على نفس قطر التجويف - أي عن طريق التبديل إلى الرصاص دون العيار. لتوجيه رصاصة ذات عيار ثانوي في التجويف ، يتم استخدام أحزمة رائدة مطورة على سطح اللب أو لوح بوليمر ، تكون كثافة المادة فيها 9-11 مرة أقل من كثافة النحاس أو الرصاص.
الحل البناء الأول في هذا المجال هو رصاصة الألمانية Harold Gerlich ، التي تم تطويرها في الثلث الأول من القرن العشرين ومجهزة بحزامين مخروطين رائدين. تم تثبيت الرصاصة أثناء الطيران عن طريق الدوران ، وكان للبرميل المسدس قطرًا متغيرًا ، مستدقًا باتجاه النهاية ، مما جعل من الممكن تحقيق كفاءة أكبر في استخدام طاقة غازات المسحوق. ونتيجة لذلك ، تسارعت رصاصة تزن 6.5 جرام إلى سرعة 1600 م / ث واخترقت صفيحة فولاذية بسمك 12 مم على مسافة 60 مم.ومع ذلك ، كان تصنيع البرميل ذي القطر المتغير مكلفًا للغاية ، كما أن دقة إطلاق الرصاص بأحزمة الرصاص ، التي تنهار عند إطلاقها ، تترك الكثير مما هو مرغوب فيه.
الحل الثاني للتصميم في مجال الرصاص دون العيار هو تطوير الشركة الأمريكية AAI ، برئاسة رئيسها إيروين بار ، والتي طورت في عام 1952 خرطوشة بندقية عيار 12 مزودة بـ 32 عنصرًا ضارًا على شكل سهم موضوعة في حاوية -نوع دفع البليت. أظهرت الاختبارات أن الرصاص على شكل سهم له تأثير ضار كبير ، لكن دقة إطلاقه منخفضة بسبب استحالة توفير اتجاه معين لرحلة الرصاص بعد مغادرة مجموعتهم من البرميل
استمر عمل المبادرة في إطار برنامج أبحاث الجيش الأمريكي SALVO. طورت AAI خرطوشة رصاصة واحدة XM110 عيار 5 ، 6x53 مم مع غطاء استطالة كبير ، ومجهزة برصاصة فولاذية على شكل سهم من العيار الفرعي بقطر 1 ، 8 مم وذيل عيار. كجهاز رائد ، تم استخدام وعاء سحب مصنوع من سبائك المغنيسيوم ، والذي تم تقطيعه إلى أجزاء بواسطة ملحق كمامة بعد خروج الرصاصة من البرميل. تم إطلاق النار من أسلحة صغيرة ببرميل أملس ، وتم توفير استقرار الرصاصة أثناء الطيران بواسطة وحدة الذيل. تحدد الحواف الديناميكية الهوائية على طائرات الذيل سرعة زاوية صغيرة لدوران الرصاصة من أجل متوسط التأثير على استقامة الطيران لعيوب التصنيع في تصنيعها.
أثناء التجارب ، تم تطوير نسخة محسّنة من الخرطوشة 5 ، 77x57V XM645 ، والتي تستخدم وعاء سحب مركب من أربعة أجزاء مصنوع من الألياف الزجاجية مع طلاء تفلون ، مثبت على الرصاصة في البرميل بسبب قوى الاحتكاك وتفككها إلى قطاعات تحت تأثير ضغط الهواء بعد طرد الرصاصة من البرميل. كان طول الخرطوشة 63 مم ، وكان طول الرصاصة على شكل سهم 57 مم ، وكان وزن الرصاصة 0.74 جرامًا ، وكان البليت 0.6 جرامًا ، وكانت سرعة كمامة الرصاصة 1400 م / ث.
ومع ذلك ، في محاولة لتوفير أكبر استطالة للرصاصة ، كان على AAI أن تطيل علبة الخرطوشة ، مما أثر سلبًا على موثوقية آلية إعادة التحميل بسبب الاحتكاك العالي في الغرفة ، وأدى أيضًا إلى زيادة الحجم ووزن المتلقي للأسلحة الصغيرة.
لذلك ، في البرنامج التالي للجيش الأمريكي ، المسمى SPIW ، كان الرائد هو الخرطوشة 5 ، 6x44 XM144 ، التي طورتها Frankfort Arsenal في شكل عامل الخرطوشة منخفضة النبض 5 ، 56x45 ملم. نسخة محسّنة من خرطوشة XM216 SFR تحتوي على غلاف قياسي ، وكان طول الخرطوشة 49.7 مم ، وكان طول الرصاصة على شكل سهم 45 مم ، وكان وزن الرصاصة 0.65 جرامًا ، وكان وزن البليت 0.15 بالجرام ، كانت سرعة كمامة الرصاصة 1400 م / ث
كشف إطلاق النار التجريبي الذي تم إجراؤه في إطار برامج SALVO و SPIW باستخدام الرصاص منخفض الكتلة للغاية على شكل سهم من العيار عن العيوب القاتلة لهذه الرصاصات - زيادة الانجراف الجانبي تحت تأثير الرياح والانحراف الكبير عن المسار المحدد عند اطلاق النار في المطر.
في الاتحاد السوفيتي ، تم تطوير أول خرطوشة بحجم 7 ، 62/3 × 54 مم برصاصة على شكل سهم من العيار الفرعي تحت قيادة ديمتري شيرييف في أوائل الستينيات في NII-61 (مستقبل TsNIITOCHMASH). اختلفت الرصاصة على شكل سهم عن نظيراتها الأمريكية في كتلتها الأكبر ، واستطالة أقل (3 × 51 مم) ، وعدم وجود تضيق في منطقة الذيل ، والأهم من ذلك ، طريقة توصيل البليت والرصاصة بمساعدة المشط تطبق على رمح السهم. مكّن هذا الحل من توفير القبضة اللازمة بجهد جر أكبر من جانب البليت لدفع رصاصة بمضاعفات الكتلة مقارنة بنظيراتها الأمريكية
تم تصنيع البليت المكون من قسمين من سبائك الألومنيوم ، لذلك ، عند التحليق بعيدًا بعد مغادرة البرميل ، فقد شكل خطرًا معينًا على الرماة المجاورين.بالإضافة إلى ذلك ، يلتصق الألمنيوم بشكل مكثف بسطح تجويف البرميل ، الأمر الذي يتطلب التنظيف الجاف للبرميل كل 100-200 طلقة. ولكن تبين أن أكثر الخصائص سلبية للرصاص على شكل سهم هو تأثيرها المميت المنخفض على القوى العاملة - الرصاص عالي السرعة مثقوب تمامًا في الدروع ، ومثل الإبر ، يمر عبر الأنسجة الرخوة ، دون التسبب في صدمة مطرقة مائية ودون تشكيل قناة الجرح ذات قطر كبير.
فيما يتعلق بهذه الظروف ، في عام 1965 ، تحت قيادة فلاديسلاف Dvoryaninov ، بدأ تطوير خرطوشة جديدة من عيار 10/4 ، 5x54 ملم برصاصة على شكل سهم بتصميم معدل مع زيادة الوزن إلى 4.5 جرام. أثناء التطوير ، تم استخدام مادة بوليمر لصنع منصة نقالة لا تلوث تجويف البرميل أثناء اللقطة ، وتم استخدام تضييق الذيل للعمود (كما هو الحال في النظراء الأمريكيين) لزيادة المعامل الباليستي ، والقطع العرضي لـ تم تشكيل العمود في منطقة المشط ومسطحًا على نقطة الرصاصة بهدف إضعاف الرصاصة البناءة للكسر إلى جزأين وقلب الرصاصة في عملية اختراق الأنسجة الرخوة
جعلت هذه الحلول التقنية من الممكن زيادة التأثير المميت للرصاص على شكل سهم ، ولكن في نفس الوقت قللت من درجة اختراق الحماية الشخصية المدرعة لجنود المشاة ، حيث أن الرصاصة التي تمر عبر حاجز صلب تعاني أيضًا من ضغوط الانحناء (تزداد مع زيادة زاوية التقاء رصاصة مع عائق) ، مما يؤدي إلى تدمير عمود الرصاصة ، ضعفت مرتين (بمشط وقطع) في القسم الأكثر أهمية ، المجاور مباشرة للنقطة. لم يسمح الكسب في الإجراء المميت والخسارة في إجراء الاختراق باعتماد رصاصات على شكل سهم من العيار الفرعي صممها Dvoryaninov et al.
كشفت دراسة عملية التدفق حول الأجسام المختلفة في نفق الرياح مع تدفق هواء أسرع من الصوت أن الرصاص على شكل سهم من أي تصميم له شكل ديناميكي هوائي غير مثالي - فهي تولد خمس جبهات لموجة الصدمة في وقت واحد:
- جبهة الرأس
- الجبهة عند نقطة انتقال النقطة إلى العمود ؛
- الحواف الأمامية للذيل ؛
- الجبهة على الحواف الخلفية للذيل ؛
- الجبهة عند نقطة انقباض الذيل في العمود.
للمقارنة ، فإن رصاصة عيار على شكل ogival بسرعة تفوق سرعة الصوت تولد فقط ثلاث جبهات لموجة الصدمة:
- جبهة الرأس
- الجبهة عند نقطة انتقال الطرف إلى الجزء الأسطواني ؛
- الذيل الأمامي.
الأفضل من وجهة نظر الديناميكا الهوائية للطيران الأسرع من الصوت هو الشكل المخروطي للرصاصة بدون كسر في السطح المولّد وبدون الذيل ، والذي يولد فقط جبهتين لموجة الصدمة: الرأس والذيل. في هذه الحالة ، تكون زاوية فتح مقدمة الرأس للرصاصة المخروطية أقل بعدة مرات من زاوية فتح مقدمة الرأس للرصاصة المكسورة نظرًا لزاوية الفتح الأصغر لطرف الأول مقارنة بزاوية الفتح للرصاصة. المخروط الثاني. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الرصاصة التي تتخذ شكل السهم ، والتي يتم إطلاقها من برميل أملس وغير ملتوية أثناء الطيران (للتعويض عن عيوب التصنيع) بسبب حواف الذيل ، تتميز أيضًا بزيادة الكبح بسبب اختيار جزء من الحركة الحركية الطاقة لتفكيك الرصاصة.
فيما يتعلق بأوجه القصور المشار إليها للرصاص على شكل سهم ، يتم تقديم خرطوشة مبتكرة تحت عنوان "الرمح" / سبير ، مزودة برصاصة مخروطية من العيار الأدنى مع مقلاة دفع لا تتطلب مشطًا على جسم الرصاصة. يتم تصنيع الخرطوشة في عامل شكل تلسكوبي من أجل تقليل حجم العبوة ، والذي يتم تحديده فقط من خلال الطول والقطر الأكبر لغطاءها. تم تصميم الخرطوشة كذخيرة للأسلحة الصغيرة المزودة ببرميل به ثقب لولبي بيضاوي ، مملة مثل لانكستر لغرض التواء الرصاصة أثناء اجتياز تجويف البرميل.تحافظ الرصاصة أثناء الطيران على الاستقرار بسبب العزم الجيروسكوبي وبسبب الإزاحة الأمامية لمركز الثقل بالنسبة إلى مركز الضغط الديناميكي الهوائي عن طريق تكوين تجويف داخلي في ذيل الرصاصة.
الرصاصة المخروطية التي تم إطلاقها من برميل لانكستر لها معامل باليستي محسّن مقارنة بالرصاص الغطاسي والرصاص على شكل سهم للأسباب التالية:
- أصغر عدد من جبهات موجات الصدمة المتولدة أثناء الطيران الأسرع من الصوت ؛
- عدم فقدان الطاقة الحركية لتدوير الرصاصة بسبب تدفق الهواء الداخل.
الرصاصة المخروطية ذات التجويف الداخلي في قسم الذيل لديها أيضًا قدرة اختراق متزايدة - في عملية المرور عبر حاجز صلب ، يتجعد قسم الذيل إلى الداخل ويقل قطر قاعدة المخروط إلى قطر الرصاصة في قسم من بداية التجويف. تضاعف الحمل العرضي للرصاصة تقريبًا. في هذه الحالة ، تظل حدة السطح المخروطي المحفوظ للرصاصة أكبر من حدة الرصاصة أو رصاصة على شكل سهم متساوية الطول. يؤدي عدم وجود مشط وجروح عرضية على سطح الرصاصة المخروطية إلى زيادة تغلغلها مقارنة بالرصاصة على شكل سهم التي صممها Dvoryaninov et al.
في الوقت نفسه ، فإن الرصاصة المخروطية ذات التجويف الداخلي في قسم الذيل لها تأثير مميت للغاية ، حيث:
- إنه على وشك الاستقرار بسبب الميل اللطيف للخيط اللولبي لتجويف لانكستر ؛
- بعد اختراق حاجز مدرع ، ينخفض ثباته بسبب تكسير قسم الذيل وإزاحة مركز الضغط إلى ما بعد مركز الثقل.
يكون فقدان الطاقة الحركية لاختراق حاجز مدرع في رصاصة مخروطية ذات تجويف داخلي على مستوى الرصاص على شكل سهم والرصاص الغائر: في الحالة الأولى ، يتم إنفاق الطاقة على سحق الجسم في منطقة التجويف ، في الثانية ، حول قطع وحدة الذيل ، وفي الثالثة ، عن سحق وتمزيق الصدفة والقميص من القلب.
يتوافق جسم الرصاصة المخروطية وظيفيًا مع جوهر الرصاصة المغلفة ، ولا توجد سترة من الرصاص ، بدلاً من قذيفة مصنوعة من النحاس الثقيل والمكلف ، يتم استخدام منصة نقالة مصنوعة من البلاستيك الخفيف والرخيص. من ناحية أخرى ، تستخدم الرصاصة المخروطية بشكل عقلاني خصائص قوة مادتها الهيكلية مقارنة برصاصة على شكل سهم ، ضعفت بشكل مصطنع في مكان المشط والقطع العرضي. لذلك ، يمكن تقليل كتلة الرصاصة المخروطية بشكل كبير مقارنة بالرصاصة الغامضة والسهم ذات الاختراق المتساوي. هذا يجعل من الممكن إجراء اختيار مبرر اقتصاديًا لمواد البناء للرصاصة المخروطية لصالح سبيكة التنغستن المعدنية ، ذات الكثافة الأعلى.
نظرًا للحجم الداخلي المحدود للخرطوشة التلسكوبية ، يُقترح استخدام شحنة دافعة على شكل مدقق مسحوق مضغوط مع إضافة حبيبات HMX البلورية (حجمها أقل من القطر الحرج لتفجير مادة متفجرة) من أجل ضمان معدل تصميم احتراق الشحنة لبرميل طول الأسلحة الصغيرة المحدد. من أجل تقليل الوزن الإجمالي للخرطوشة كمادة هيكلية من غلافها ، يُقترح استخدام سبيكة مركبة من الألومنيوم والألياف المشتتة من أكسيد الألومنيوم ، محمية بطبقة من النحاس المجلفن وطلاء بوليمر مضاد للاحتكاك مع حشوة الجرافيت ، موصوف في مقال "خراطيش واعدة للأسلحة البنادق" (مجلة Military Review بتاريخ 9 كانون الأول 2017).
يقدم الجدول التالي تقييمًا مقارنًا لأنواع مختلفة من الخراطيش ورصاص الأسلحة الصغيرة:
كما ترى من الجدول ، فإن خرطوشة "Spear" / SPEAR هي الرائدة من حيث الحد الأدنى من حجم التعبئة والطول والوزن ، وكذلك في الحمل الجانبي للرصاصة.إن زخم الارتداد الكلي لغازات الرصاص والحوض وغازات المسحوق أعلى بنحو 1/3 من زخم الارتداد الكلي للرصاصة وغازات المسحوق في الخرطوشة 5 ، 45 × 39 مم ، في حين أن طاقة كمامة الأولى تجاوزت بمقدار 1/7 مقارنة بالثانية.
بالإضافة إلى ذلك ، عند إطلاق رصاصة في لوح بوليمر من برميل بحفر لولبي بيضاوي ، لا يوجد عملياً أي تآكل لدن بالحرارة في تجويف البرميل بسبب عدم وجود أخاديد. في هذا الصدد ، لن تؤثر زيادة السرعة الأولية للرصاصة بأكثر من 1.5 مرة على مورد الأسلحة الصغيرة. علاوة على ذلك ، فإن اللقطة الثابتة تخلق احتياطيًا لزيادة معدل إطلاق النار في رشقات نارية ثابتة إلى مستوى 2000-3000 طلقة في الدقيقة ، والتي أوصت بها لجنة GRAU التابعة لوزارة الدفاع في الاتحاد الروسي بعد نتائج Abakan من أجل زيادة دقة إطلاق النار التلقائي من مواقع غير مريحة.
بالإضافة إلى ذخيرة الأسلحة الصغيرة ، يمكن استخدام خرطوشة "Spear" / SPEAR كذخيرة لأسلحة الصيد مع براميل Lancaster من النوع IZH-27 باستخدام الأكمام البلاستيكية القياسية المملوءة برصاص مخروطي محفور مصنوع من الفولاذ أو النحاس في منصة نقالة مجزأة مصنوعة من اللدائن الحرارية مصبوب. مع الحفاظ على ارتداد السلاح عند مستوى إطلاق النار التقليدي من عيار 12 ، فإن رصاصة من عيار ثانوي تزن 9 جرامات سوف تتسارع في برميل 70 سم إلى سرعة 900 م / ث ، وهو ما يتوافق مع خصائص بندقية Mosin ثلاثية الخطوط.
الخصائص الهندسية لأنواع مختلفة من الرصاص المخروطي (الطول ، زاوية الفتح المخروطي ، درجة الاستدارة / ثنائية الطرف ، وجود منطقة تلامس على الطرف لتكسير حاجز مدرع أو تجويف واسع لإطلاق النار على حيوان كبير. وعمق وسمك جدران تجويف الذيل) ، مع مراعاة سرعات الطيران المحددة والأهداف التي سيتم ضربها يمكن تحديدها على أساس محاكاة مرور الرصاص في الهواء أو الجل أو الوسائط الصلبة باستخدام منتج البرنامج المحلي FlowVision.
