Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, những kẻ hiếu chiến bắt đầu sử dụng áo giáp bảo vệ cá nhân cho lính bộ binh dưới dạng mũ sắt và mũ sắt, mà ở một khoảng cách nhất định không thể bị xuyên thủng bởi đạn vũ khí nhỏ tốc độ thấp. Hiện tại, SIBZ với các tấm composite cacbua bo dày 9 mm không thể bị đạn xuyên giáp có lõi thép có cỡ nòng 5, 45x39 mm, 5, 56x45 mm, 7, 62x39 mm, 7, 62x51 mm xuyên thủng. và 7, 62x54 mm ở khoảng cách dưới 100 mét …
Để khắc phục trở ngại này, các loại đạn xuyên giáp loại nhỏ ngày càng sử dụng lõi làm bằng hợp kim tổng hợp của cacbua vonfram với coban loại VK8 có kích thước hạt nhỏ hơn 1 μm, độ bền tối đa khi bẻ cong là 2. GPa, khi nén 4 GPa ở độ cứng HRA 85 đơn vị. Hấp dẫn hơn nữa là hợp kim kim loại vonfram loại VNZh97 tương tự với lõi của đạn pháo xuyên giáp. Tuy nhiên, các tấm SIBZ cũng có khả năng dự trữ để tăng sức đề kháng bằng cách tăng tỷ lệ cacbua boron trong hỗn hợp và độ dày của các tấm (có tính đến xu hướng chuyển sang sử dụng bộ xương ngoài thụ động như một phần của trang bị bộ binh).
Ngoài ra, đạn vỏ ogival cổ điển là vật mang lõi xuyên giáp cực kỳ kém hiệu quả, vì nó đòi hỏi phải sử dụng một lớp áo khoác chì để đi qua các vết gợn của nòng súng mà không phá hủy chúng khi tiếp xúc với hợp kim cứng của lõi. Kết quả là, khối lượng của chính lõi bị giảm đến mức tối thiểu. Chẳng hạn, viên đạn của hộp tiếp đạn 7N24M cỡ nòng 5, 45x39 mm với vỏ bọc lưỡng kim, vỏ bọc chì và lõi xuyên giáp làm bằng hợp kim VK8 nặng 4,1 gam, trong đó trọng lượng của lõi chỉ 1,8 gam. Ngoài ra, khi va chạm với tấm SIBZ, một phần động năng của viên đạn được dành để nghiền nát lớp vỏ lưỡng kim, xuyên thủng lõi xuyên giáp và làm rách áo chì.
Một phương pháp hiệu quả hơn để tăng khả năng xuyên giáp của các loại đạn vũ khí nhỏ là tăng sơ tốc đầu của chúng và giảm diện tích mặt cắt. Biện pháp thứ nhất làm tăng động năng của viên đạn, biện pháp thứ hai tăng tải trọng riêng ở miếng dán tiếp xúc của viên đạn với vật cản. Tốc độ của viên đạn bị giới hạn bởi áp suất tối đa của khí bột trong nòng súng, hiện đạt 4500 atm và được xác định bởi độ bền của thép nòng súng. Hạn chế này được khắc phục bằng cách giảm khối lượng và đường kính của đạn trong khi vẫn giữ nguyên đường kính nòng - tức là bằng cách chuyển sang đạn cỡ nòng nhỏ. Để dẫn đường cho một viên đạn cỡ nhỏ trong lỗ khoan, người ta sử dụng các đai dẫn được phát triển trên bề mặt của lõi hoặc một tấm lót bằng polyme, mật độ của vật liệu này nhỏ hơn 9-11 lần so với mật độ của đồng thau hoặc chì.
Giải pháp xây dựng đầu tiên trong lĩnh vực này là đạn của tàu Harold Gerlich của Đức, được phát triển vào 1/3 đầu thế kỷ 20 và được trang bị hai đai hình nón dẫn đầu. Viên đạn trong quá trình bay được ổn định bằng cách quay, nòng súng có đường kính thay đổi, nhỏ dần về phía cuối, giúp đạt được hiệu quả đồng đều và cao hơn trong việc sử dụng năng lượng của khí bột. Kết quả là, một viên đạn nặng 6,5 gam được gia tốc tới vận tốc 1600 m / s và xuyên qua một tấm thép dày 12 mm ở khoảng cách 60 mm. Tuy nhiên, một khẩu súng trường có đường kính thay đổi quá đắt để chế tạo, và độ chính xác khi bắn của đạn có đai dẫn đầu, bị vỡ vụn khi bắn, không còn nhiều mong muốn.
Giải pháp thiết kế thứ hai trong lĩnh vực đạn cỡ nhỏ là sự phát triển của công ty AAI của Mỹ, do Irwin Barr đứng đầu, vào năm 1952 đã phát triển hộp đạn súng trường 12 viên được trang bị 32 phần tử nổi hình mũi tên được đặt trong một thùng chứa. -Kiểu đẩy pallet. Các thử nghiệm cho thấy đạn hình mũi tên có tác dụng sát thương lớn, nhưng độ chính xác bắn thấp do không thể cung cấp một hướng bay nhất định cho đường bay của đạn sau khi nhóm của chúng rời khỏi nòng súng.
Công việc sáng kiến tiếp tục theo chương trình nghiên cứu SALVO của Quân đội Hoa Kỳ. AAI đã phát triển hộp đạn một viên XM110 cỡ 5, 6x53 mm với ống bọc có độ giãn dài lớn, được trang bị đạn phụ hình mũi tên bằng thép có đường kính 1, 8 mm và cỡ nòng ở đuôi. Là một thiết bị hàng đầu, một chảo kéo làm bằng hợp kim magiê đã được sử dụng, được cắt thành nhiều phần bằng bộ phận gắn vào họng súng sau khi viên đạn ra khỏi nòng súng. Việc bắn được thực hiện từ những cánh tay nhỏ với nòng trơn, việc ổn định đạn khi bay do bộ phận đuôi đảm nhiệm. Các đường vát khí động học trên mặt phẳng chèn ép thiết lập vận tốc quay góc nhỏ của viên đạn để tính trung bình ảnh hưởng đến độ bay thẳng của các khuyết tật sản xuất trong quá trình chế tạo nó.
Trong quá trình thử nghiệm, một phiên bản cải tiến của hộp mực 5, 77x57V XM645 đã được phát triển, sử dụng một khay kéo bốn đoạn composite làm bằng sợi thủy tinh với lớp phủ Teflon, giữ viên đạn trong nòng súng do lực ma sát và phân rã thành các đoạn dưới ảnh hưởng của áp suất không khí sau khi viên đạn bắn ra khỏi nòng súng. Chiều dài của hộp đạn là 63 mm, chiều dài của viên đạn hình mũi tên là 57 mm, khối lượng của viên đạn là 0,74 gam, pallet là 0,6 gam, sơ tốc đầu nòng của đạn là 1400 m / s
Tuy nhiên, trong nỗ lực cung cấp độ giãn dài lớn nhất của viên đạn, AAI đã phải kéo dài hộp đạn, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến độ tin cậy của cơ cấu nạp đạn do ma sát cao trong khoang và cũng dẫn đến việc tăng kích thước và trọng lượng của người nhận của cánh tay nhỏ.
Do đó, trong chương trình tiếp theo của Quân đội Hoa Kỳ, được gọi là SPIW, dẫn đầu là hộp mực 5, 6x44 XM144, do Frankfort Arsenal phát triển dưới dạng hộp mực xung lực thấp 5, 56x45 mm. Phiên bản cải tiến của hộp đạn XM216 SFR có ống bọc tiêu chuẩn, chiều dài của hộp là 49,7 mm, chiều dài của viên đạn hình mũi tên là 45 mm, trọng lượng của viên đạn là 0,65 gram, trọng lượng của pallet là 0,15 gam, sơ tốc đầu nòng của viên đạn là 1400 m / s
Việc bắn thử nghiệm được tiến hành trong khuôn khổ chương trình SALVO và SPIW sử dụng đạn khối lượng cực thấp hình mũi tên cỡ nòng nhỏ cho thấy nhược điểm chết người của loại đạn đó - tăng độ lệch bên dưới tác động của gió và độ lệch đáng kể so với quỹ đạo quy định khi bắn trong mưa.
Tại Liên Xô, hộp đạn đầu tiên 7, 62 / 3x54 mm với đạn hình mũi tên cỡ nòng nhỏ được phát triển dưới sự lãnh đạo của Dmitry Shiryaev vào đầu những năm 1960 tại NII-61 (TsNIITOCHMASH trong tương lai). Đạn hình mũi tên khác với các loại đạn của Mỹ ở khối lượng lớn hơn, độ giãn dài thấp hơn (3x51 mm), không bị thu hẹp vùng đuôi và quan trọng nhất là phương pháp kết nối pallet và đạn với sự trợ giúp của lược. áp dụng cho trục mũi tên. Giải pháp này giúp nó có thể cung cấp độ bám cần thiết với một lực kéo lớn hơn từ mặt bên của pallet để đẩy một viên đạn có khối lượng gấp bội so với các đối thủ của Mỹ.
Pallet hai phần được làm bằng hợp kim nhôm, do đó, khi bay rời khỏi nòng súng, nó sẽ gây nguy hiểm nhất định cho các xạ thủ lân cận. Ngoài ra, nhôm bám chặt vào bề mặt của lỗ khoan, đòi hỏi phải làm sạch nòng súng sau mỗi 100-200 lần bắn. Nhưng đặc tính tiêu cực nhất của đạn hình mũi tên hóa ra là tác dụng gây tử vong thấp của chúng đối với con người - đạn tốc độ cao xuyên qua áo giáp một cách hoàn hảo và giống như kim tiêm, xuyên qua các mô mềm, không gây chấn động búa nước và không tạo thành vết thương. có đường kính lớn.
Liên quan đến hoàn cảnh đó, vào năm 1965, dưới sự lãnh đạo của Vladislav Dvoryaninov, việc phát triển một loại đạn 10/4, cỡ nòng 5x54 mm mới với đầu đạn hình mũi tên có thiết kế sửa đổi với trọng lượng tăng lên 4,5 gram đã được bắt đầu. Trong quá trình phát triển, một vật liệu polyme đã được sử dụng để làm một tấm pallet không gây ô nhiễm nòng súng trong quá trình bắn, một phần đuôi thu hẹp của trục (như ở các đối tác của Mỹ) đã được sử dụng để tăng hệ số đạn đạo và cắt ngang của trục được hình thành trong vùng của lược và phẳng trên điểm đạn với mục đích theo đó, sự suy yếu có tính xây dựng của viên đạn để phá vỡ thành hai phần và lật ngược viên đạn trong quá trình xuyên qua các mô mềm
Các giải pháp kỹ thuật này có thể làm tăng tác dụng gây chết người của đạn hình mũi tên, nhưng đồng thời làm giảm mức độ xuyên thủng của lớp bảo vệ bọc thép cá nhân cho lính bộ binh, vì một viên đạn đi qua hàng rào kiên cố cũng phải chịu ứng suất uốn (tăng theo tăng góc gặp của viên đạn với vật cản), dẫn đến việc trục viên đạn bị phá hủy, bị suy yếu hai lần (với một đường lược và một vết cắt) ở đoạn quan trọng nhất, trực tiếp tiếp giáp với điểm. Lợi ích trong hành động gây chết người và tổn thất trong hành động xuyên thủng không cho phép sử dụng đạn hình mũi tên cỡ nòng nhỏ do Dvoryaninov và cộng sự thiết kế.
Nghiên cứu về quá trình dòng chảy xung quanh các vật thể khác nhau trong một đường hầm gió với luồng không khí siêu thanh cho thấy rằng đạn hình mũi tên của bất kỳ thiết kế nào đều có hình dạng khí động học không tối ưu - chúng tạo ra năm mặt trước sóng xung kích cùng một lúc:
- đầu phía trước;
- mặt trước tại điểm chuyển tiếp của điểm sang trục;
- phía trước trên các cạnh hàng đầu của đuôi;
- phía trước trên các cạnh sau của đuôi;
- mặt trước tại điểm thắt đuôi của trục.
Để so sánh, một viên đạn cỡ nòng hình ogival ở tốc độ siêu thanh chỉ tạo ra ba mặt trước sóng xung kích:
- đầu phía trước;
- phía trước tại điểm chuyển tiếp của đầu nhọn vào phần hình trụ;
- đuôi trước.
Điều tối ưu nhất theo quan điểm khí động học của chuyến bay siêu âm là hình dạng hình nón của viên đạn không bị đứt gãy bề mặt tạo ra và không có đuôi, chỉ tạo ra hai mặt trước của sóng xung kích: đầu và đuôi. Trong trường hợp này, góc mở của phần đầu phía trước của viên đạn hình nón nhỏ hơn nhiều lần so với góc mở của phần đầu phía trước của viên đạn quét do góc mở của phần đầu nhỏ hơn so với góc mở của hình nón thứ hai. Ngoài ra, viên đạn hình mũi tên, được bắn ra từ một nòng trơn và không bị ràng buộc khi bay (để bù cho các khuyết tật chế tạo) do các góc vát của đuôi, cũng được phân biệt bằng cách tăng hãm do lựa chọn một phần động năng. năng lượng để tháo cuộn đạn.
Liên quan đến những thiếu sót đã chỉ ra của đạn hình mũi tên, một hộp đạn cải tiến với tiêu đề "Spear" / SPEAR được cung cấp, được trang bị một viên đạn hình nón cỡ nòng phụ với một chảo đẩy không cần lược trên thân đạn. Hộp mực được làm ở dạng kính thiên văn để giảm thiểu khối lượng bao bì, chỉ được xác định bằng chiều dài và đường kính lớn nhất của ống bọc. Hộp tiếp đạn được dùng làm đạn cho các loại vũ khí nhỏ được trang bị nòng có rãnh vặn hình bầu dục, khoét lỗ như Lancaster với mục đích làm xoắn đạn trong quá trình đi qua lỗ nòng. Viên đạn đang bay duy trì sự ổn định cả do mômen hồi chuyển và do sự dịch chuyển về phía trước của trọng tâm so với tâm của áp suất khí động học bằng cách hình thành một khoang bên trong ở đuôi viên đạn.
Đạn hình nón bắn ra từ nòng Lancaster có hệ số đạn đạo được cải thiện so với đạn hình mũi tên và ogive vì những lý do sau:
- số lượng mặt trận sóng xung kích nhỏ nhất được tạo ra trong chuyến bay siêu thanh;
- không bị mất động năng làm đạn quay do dòng khí bay vào.
Đạn hình nón có khoang bên trong ở phần đuôi cũng có khả năng xuyên thủng tăng lên - trong quá trình xuyên qua vật chắn rắn, phần đuôi bị vò vào trong và đường kính của phần đáy hình nón giảm xuống bằng đường kính của viên đạn trong phần đầu của khoang. Tải trọng ngang của viên đạn gần như tăng gấp đôi. Trong trường hợp này, độ sắc của bề mặt hình nón được bảo toàn của viên đạn vẫn lớn hơn độ sắc bén của viên đạn hình mũi tên hoặc yêu tinh có chiều dài bằng nhau. Việc không có lược và các vết cắt ngang trên bề mặt của viên đạn hình nón càng làm tăng sức xuyên của nó so với viên đạn hình mũi tên do Dvoryaninov et al thiết kế.
Đồng thời, một viên đạn hình nón có khoang bên trong ở phần đuôi có tác dụng gây chết người cao, vì:
- nó đang trên đà ổn định do độ nghiêng nhẹ của ren vít của lỗ khoan Lancaster;
- sau khi xuyên qua một hàng rào bọc thép, độ ổn định của nó giảm do phần đuôi bị nghiền nát và sự dịch chuyển của trọng tâm ra ngoài trọng tâm.
Sự mất động năng để xuyên thủng hàng rào bọc thép trong đạn hình nón có khoang bên trong là ở mức của đạn hình mũi tên và hình bầu dục: trước đây, năng lượng được sử dụng để nghiền nát cơ thể trong khu vực khoang., thứ hai, cắt bộ phận đuôi, thứ ba, đập và xé vỏ và áo khỏi lõi.
Phần thân của viên đạn hình nón về mặt chức năng tương ứng với lõi của viên đạn có vỏ bọc, không có vỏ bọc bằng chì, thay vào đó là vỏ làm bằng đồng thau nặng và đắt tiền, người ta sử dụng một pallet làm bằng nhựa nhẹ và rẻ tiền. Mặt khác, một viên đạn hình nón sử dụng hợp lý nhất các đặc tính sức mạnh của vật liệu cấu tạo so với một viên đạn hình mũi tên, được làm yếu giả tạo ở vị trí của đường lược và vết cắt. Do đó, khối lượng của một viên đạn hình nón có thể được giảm thiểu đáng kể so với một viên đạn hình bầu dục và hình mũi tên có sức xuyên ngang bằng nhau. Điều này giúp chúng ta có thể đưa ra lựa chọn hợp lý về mặt kinh tế đối với vật liệu chế tạo của viên đạn hình nón bằng hợp kim kim loại vonfram, có mật độ cao nhất.
Do thể tích bên trong hạn chế của hộp mực ống lồng, người ta đề xuất sử dụng chất phóng điện ở dạng một bộ kiểm tra bột ép với việc bổ sung các hạt HMX tinh thể (kích thước của chúng nhỏ hơn đường kính tới hạn để kích nổ của thuốc nổ) để đảm bảo tốc độ đốt cháy điện tích theo thiết kế cho chiều dài nòng đã chọn của các nhánh nhỏ. Để giảm tổng trọng lượng của hộp mực như một vật liệu cấu trúc của ống bọc của nó, người ta đề xuất sử dụng hợp kim hỗn hợp của nhôm và sợi phân tán của oxit nhôm, được bảo vệ bằng lớp phủ đồng thau mạ kẽm và lớp phủ polyme chống ma sát với chất làm đầy graphit, được mô tả trong bài báo "Hộp đạn đầy hứa hẹn cho vũ khí súng trường" ("Tạp chí Quân sự" Ngày 9 tháng 12 năm 2017).
Bảng sau đây cung cấp một đánh giá so sánh về các loại hộp tiếp đạn và đạn vũ khí nhỏ khác nhau:
Như bạn có thể thấy từ bảng, hộp mực "Spear" / SPEAR dẫn đầu về khối lượng đóng gói tối thiểu, chiều dài và trọng lượng, cũng như tải trọng ngang của một viên đạn. Tổng động lượng giật của đạn, khí chảo và khí bột của nó cao hơn khoảng 1/3 so với tổng động lượng giật của đạn và khí dạng bột của hộp đạn 5, 45x39 mm, trong khi năng lượng của đầu đạn vượt quá 1/7 so với thứ hai.
Ngoài ra, khi bắn một viên đạn trong pallet polyme từ một nòng súng có khoan vít hình bầu dục, thực tế không có sự mài mòn nhựa nhiệt dẻo của nòng nòng do không có rãnh. Về vấn đề này, việc tăng hơn 1,5 lần tốc độ ban đầu của viên đạn sẽ không ảnh hưởng đến nguồn lực của các loại vũ khí nhỏ. Hơn nữa, một phát bắn không mài mòn tạo ra một nguồn dự trữ để tăng tốc độ bắn trong các vụ nổ cố định lên mức 2000-3000 phát mỗi phút, được khuyến nghị bởi ủy ban GRAU của Bộ Quốc phòng Liên bang Nga theo kết quả của Abakan cạnh tranh để tăng độ chính xác của việc bắn tự động từ các vị trí không thoải mái.
Ngoài đạn vũ khí nhỏ, hộp đạn "Spear" / SPEAR có thể được sử dụng làm đạn cho vũ khí săn bắn với các thùng Lancaster thuộc loại IZH-27 sử dụng ống bọc nhựa tiêu chuẩn chứa đầy đạn hình nón đục lỗ làm bằng thép hoặc đồng thau trong một pallet phân đoạn được làm bằng nhựa nhiệt dẻo đúc. Trong khi duy trì độ giật của vũ khí ở mức bắn của phát bắn cỡ 12 thông thường, một viên đạn cỡ nhỏ nặng 9 gram sẽ tăng tốc trong nòng 70 cm lên tốc độ 900 m / s, tương ứng với các đặc tính của Súng trường ba dòng Mosin.
Đặc điểm hình học của các loại đạn hình nón khác nhau (chiều dài, góc mở hình nón, độ tròn / độ hai mặt của phần đầu, sự hiện diện của vùng tiếp xúc trên đầu để nghiền nát một hàng rào bọc thép hoặc một khoang mở rộng để gây chết người khi bắn vào động vật lớn, độ sâu và độ dày của thành khoang đuôi), có tính đến tốc độ bay quy định và mục tiêu bị bắn trúng có thể được xác định trên cơ sở mô phỏng đường đi của đạn trong không khí, gel hoặc môi trường rắn bằng cách sử dụng sản phẩm phần mềm trong nước. FlowVision.
