Birinci Dünya Savaşı sırasında, savaşçılar, piyadeler için, belirli bir mesafeden düşük hızlı küçük silah mermileri tarafından delinemeyen çelik kasklar ve zırhlar şeklinde kişisel zırh koruması kullanmaya başladılar. Şu anda, 9 mm kalınlığında bor karbür kompozit plakalı SIBZ, 5, 45x39 mm, 5, 56x45 mm, 7, 62x39 mm, 7, 62x51 mm kalibreli çelik çekirdekli zırh delici mermiler tarafından delinemez. ve 100 metreden daha kısa bir mesafede 7, 62x54 mm …
Bu engelin üstesinden gelmek için, küçük kolların zırh delici mermileri, giderek artan bir şekilde, tane boyutu 1 um'den küçük olan, VK8 tipi kobaltlı kompozit bir tungsten karbür alaşımından yapılmış bir çekirdek kullanıyor, nihai bükülme gücü 2'dir. GPa, HRA 85 birim sertlikte 4 GPa sıkıştırmada. Daha da umut verici olanı, zırh delici top mermilerinin çekirdeklerine benzer şekilde tungsten tipi VNZh97 metal alaşımıdır. Bununla birlikte, SIBZ plakaları, hem kompozitteki bor karbür yüzdesini artırarak hem de plakaların kalınlığını artırarak (piyade ekipmanının bir parçası olarak pasif dış iskelet kullanımına geçme eğilimini dikkate alarak) direnci artırmak için bir rezerve sahiptir..
Ek olarak, klasik ogival mermi mermisi, bir zırh delici çekirdeğin son derece etkisiz bir taşıyıcısıdır, çünkü namlunun sert alaşımıyla temas ettiğinde onları yok etmeden namlunun yivlerinden geçmek için bir kurşun ceket kullanılmasını gerektirir. Sonuç olarak, çekirdeğin kütlesi en aza indirgenir. Örneğin, bimetal ceket, kurşun ceket ve VK8 alaşımından yapılmış bir zırh delici göbeğe sahip 5, 45x39 mm kalibreli 7N24M kartuşun mermisi, çekirdeğin ağırlığı sadece 1.8 gram olan 4.1 gram ağırlığındadır. Ek olarak, SIBZ plakasıyla çarpışırken, merminin kinetik enerjisinin bir kısmı, bimetalik kabuğu ezmek, zırh delici bir çekirdekle delmek ve kurşun ceketi yırtmak için harcanır.
Küçük silah mermilerinin zırh nüfuzunu arttırmanın daha etkili bir yöntemi, başlangıç hızlarını arttırmak ve kesit alanını azaltmaktır. İlk önlem merminin kinetik enerjisini arttırır, ikincisi merminin engel ile temas yamasındaki özgül yükü arttırır. Mermi hızı, namludaki toz gazların şu anda 4500 atmosfere ulaşan maksimum basıncı ile sınırlıdır ve namlu çeliğinin gücü ile belirlenir. Aynı delik çapını korurken merminin kütlesini ve çapını azaltarak bu sınırlamanın üstesinden gelinir - yani. alt kalibreli mermilere geçerek. Alt kalibreli bir mermiyi deliğe yönlendirmek için, çekirdeğin yüzeyinde gelişmiş lider kayışlar veya malzemenin yoğunluğu pirinç veya kurşun yoğunluğundan 9-11 kat daha az olan bir polimer palet kullanılır.
Bu alandaki ilk yapıcı çözüm, 20. yüzyılın ilk üçte birinde geliştirilen ve önde gelen iki konik kayışla donatılmış Alman Harold Gerlich'in mermisidir. Uçuştaki mermi rotasyonla stabilize edildi, yivli namlunun değişken bir çapı vardı, uca doğru sivrildi, bu da toz gazlarının enerjisini kullanmada daha da ve daha fazla verim elde etmeyi mümkün kıldı. Sonuç olarak, 6,5 gram ağırlığındaki bir mermi, 1600 m / s hıza çıktı ve 60 mm mesafede 12 mm kalınlığında bir çelik levhayı deldi. Bununla birlikte, değişken çaplı yivli bir namlu üretimi için çok pahalıydı ve ateşlendiğinde buruşmuş olan önde gelen kayışlara sahip mermilerle ateşleme doğruluğu arzulanan çok şey bıraktı.
Alt kalibreli mermiler alanındaki ikinci tasarım çözümü, 1952'de bir konteynere yerleştirilmiş 32 ok şeklinde çarpma elemanı ile donatılmış 12 kalibrelik bir tüfek kartuşu geliştiren başkanı Irwin Barr başkanlığındaki Amerikan şirketi AAI'nin gelişmeleridir. -tip itme paleti. Testler, ok şeklindeki mermilerin büyük bir zarar verici etkiye sahip olduğunu, ancak mermilerin namludan ayrıldıktan sonra belirli bir uçuş yönünü sağlamanın imkansızlığı nedeniyle düşük ateşleme doğruluğuna sahip olduklarını göstermiştir.
Girişim çalışmaları ABD Ordusu SALVO araştırma programı kapsamında devam etti. AAI, 1, 8 mm çapında çelik ok şeklinde bir alt kalibre mermi ve kalibre kuyruğu ile donatılmış, büyük bir uzama manşonuna sahip XM110 kalibreli 5, 6x53 mm'lik bir tek mermi kartuşu geliştirdi. Önde gelen bir cihaz olarak, kurşun namludan çıktıktan sonra bir namlu eki ile parçalara ayrılan magnezyum alaşımından yapılmış bir çekme tavası kullanıldı. Pürüzsüz bir namlu ile küçük kollardan çekim yapıldı, merminin uçuşta stabilizasyonu kuyruk ünitesi tarafından sağlandı. Kuyruk düzlemlerindeki aerodinamik eğimler, üretimindeki üretim hatalarının uçuş düzlüğü üzerindeki etkinin ortalamasını almak için merminin küçük bir açısal dönüş hızını ayarlar.
Deneyler sırasında, kartuş 5, 77x57V XM645'in geliştirilmiş bir versiyonu geliştirildi; bu, teflon kaplamalı fiberglastan yapılmış, sürtünme kuvvetleri nedeniyle namludaki mermi üzerinde tutulan ve altında segmentlere ayrılan dört segmentli kompozit bir çekme tavası kullanıldı. mermi namludan atıldıktan sonra hava basıncının etkisi. Kartuşun uzunluğu 63 mm, ok şeklindeki merminin uzunluğu 57 mm, merminin ağırlığı 0.74 gram, palet 0.6 gram, merminin namlu çıkış hızı 1400 m/s idi.
Bununla birlikte, merminin en fazla uzamasını sağlamak için, AAI, haznedeki yüksek sürtünme nedeniyle yeniden yükleme mekanizmasının güvenilirliğini olumsuz yönde etkileyen ve ayrıca boyutta bir artışa neden olan kartuş muhafazasını uzatmak zorunda kaldı. ve küçük silah alıcısının ağırlığı.
Bu nedenle, ABD Ordusunun SPIW adı verilen bir sonraki programında lider, Frankfurt Arsenal tarafından düşük darbeli kartuş 5, 56x45 mm form faktöründe geliştirilen kartuş 5, 6x44 XM144 idi. XM216 SFR kartuşunun geliştirilmiş bir versiyonu standart bir manşona sahipti, kartuşun uzunluğu 49.7 mm, ok şeklindeki merminin uzunluğu 45 mm, merminin ağırlığı 0.65 gram, paletin ağırlığı 0.15 idi. gram, merminin namlu çıkış hızı 1400 m / s idi
SALVO ve SPIW programları çerçevesinde, alt kalibreli ok şeklindeki ultra düşük kütleli mermiler kullanılarak gerçekleştirilen deneysel ateşleme, bu tür mermilerin ölümcül dezavantajlarını ortaya çıkardı - rüzgarın etkisi altında artan yanal sürüklenme ve belirtilen yörüngeden önemli bir sapma. yağmurda ateş etmek.
Sovyetler Birliği'nde, alt kalibreli ok şeklinde bir mermiye sahip ilk kartuş 7, 62 / 3x54 mm, 1960'ların başında NII-61'de (gelecekteki TsNIITOCHMASH) Dmitry Shiryaev'in önderliğinde geliştirildi. Ok şeklindeki mermi, daha büyük kütlesi, daha düşük uzama (3x51 mm), kuyruk bölgesinde daralma olmaması ve en önemlisi, paleti ve mermiyi bir tarak yardımıyla bağlama yöntemiyle Amerikan meslektaşlarından farklıydı. ok miline uygulanır. Bu çözüm, Amerikan emsallerinden daha fazla kütleye sahip bir mermiyi itmek için paletin yanından daha büyük bir çekiş gücü ile gerekli tutuşun sağlanmasını mümkün kıldı.
İki bölümlü palet alüminyum alaşımdan yapılmıştır, bu nedenle namludan ayrıldıktan sonra uçarken, komşu atıcılar için belirli bir tehlike oluşturuyordu. Ek olarak, alüminyum, her 100-200 atışta bir namlunun kuru temizlenmesini gerektiren namlu deliğinin yüzeyine yoğun bir şekilde yapışmıştır. Ancak ok şeklindeki mermilerin en olumsuz özelliği, insan gücü üzerindeki düşük öldürücü etkisi olduğu ortaya çıktı - yüksek hızlı mermiler zırhı mükemmel şekilde deldi ve iğneler gibi yumuşak dokulardan geçti, şok su darbesine neden olmadan ve bir yara kanalı oluşturmadan büyük çaplı.
Bu koşullarla bağlantılı olarak, 1965 yılında, Vladislav Dvoryaninov'un önderliğinde, 10/4, 5x54 mm kalibreli yeni bir kartuşun geliştirilmesine, ok şeklinde bir mermi ile değiştirilmiş bir tasarıma sahip ve ağırlığı 4,5 grama yükseltildi. Geliştirme sırasında, bir atış sırasında namlu deliğini kirletmeyen bir palet yapmak için bir polimer malzeme kullanıldı, balistik katsayısını arttırmak için şaftın bir kuyruk daraltması (Amerikan benzerlerinde olduğu gibi) ve çapraz kesim kullanıldı. şaft, tarak bölgesinde oluşturulmuş ve buna göre merminin iki parçaya ayrılması ve yumuşak dokulara nüfuz etme sürecinde merminin devrilmesi için yapıcı bir şekilde zayıflatılması amacıyla mermi noktasında düz olarak oluşturulmuştur.
Bu teknik çözümler, ok şeklindeki mermilerin öldürücü etkisini arttırmayı mümkün kıldı, ancak aynı zamanda piyadeler için kişisel zırhlı korumanın nüfuz etme derecesini de azalttı, çünkü katı bir bariyerden geçen bir mermi aynı zamanda bükülme streslerine maruz kalıyor (artan merminin bir engelle karşılaşma açısında artış), bu da mermi şaftının tahrip olmasına yol açar, en kritik bölümde, doğrudan noktaya bitişik olarak (bir tarak ve bir kesikle) iki kez zayıflar. Ölümcül eylemdeki kazanç ve delici eylemdeki kayıp, Dvoryaninov ve diğerleri tarafından tasarlanan alt kalibreli ok biçimli mermilerin benimsenmesine izin vermedi.
Süpersonik hava akışına sahip bir rüzgar tünelinde çeşitli cisimlerin etrafındaki akış sürecinin incelenmesi, herhangi bir tasarımın ok şeklindeki mermilerinin optimal olmayan bir aerodinamik şekle sahip olduğunu ortaya çıkardı - aynı anda beş şok dalgası cephesi üretiyorlar:
- baş ön;
- noktanın mile geçiş noktasında ön;
- kuyruğun ön kenarlarında ön;
- kuyruğun arka kenarlarında ön;
- milin kuyruk daralması noktasında ön.
Karşılaştırma için, süpersonik hızda ogival şekilli kalibreli bir mermi sadece üç şok dalgası cephesi üretir:
- baş ön;
- ucun silindirik kısma geçiş noktasında ön;
- kuyruk ön.
Süpersonik uçuşun aerodinamiği açısından en uygun olanı, üretim yüzeyinde kırılma olmadan ve şok dalgasının sadece iki cephesini oluşturan kuyruk olmadan merminin konik şeklidir: baş ve kuyruk. Bu durumda, konik merminin baş ön tarafının açılma açısı, birincinin ucunun açılma açısına göre daha küçük açılma açısı nedeniyle, süpürülmüş merminin baş ön tarafının açılma açısından birkaç kat daha azdır. ikinci koni. Ek olarak, düz bir namludan ateşlenen ve uçuş sırasında (üretim kusurlarını telafi etmek için) kuyruğun eğimleri nedeniyle çözülen ok şeklindeki mermi, kinetik bölümünün seçimi nedeniyle artan frenleme ile de ayırt edilir. mermiyi gevşetmek için enerji.
Ok şeklindeki mermilerin belirtilen eksiklikleri ile bağlantılı olarak, mermi gövdesi üzerinde tarak gerektirmeyen bir itme tavasına sahip alt kalibreli konik bir mermi ile donatılmış "Mızrak" / Mızrak başlığı altında yenilikçi bir kartuş sunulmaktadır.. Kartuş, yalnızca manşonunun uzunluğu ve en büyük çapı ile belirlenen paketleme hacmini en aza indirmek için teleskopik bir form faktöründe yapılmıştır. Kartuş, namlu deliğinden geçme sürecinde mermiyi bükmek amacıyla Lancaster gibi delinmiş, oval vidalı bir namlu ile donatılmış küçük silahlar için bir mühimmat olarak tasarlanmıştır. Uçuş halindeki bir mermi, hem jiroskopik moment nedeniyle hem de merminin kuyruğunda bir iç boşluk oluşturarak ağırlık merkezinin aerodinamik basınç merkezine göre öne doğru yer değiştirmesi nedeniyle stabiliteyi korur.
Lancaster namlusundan ateşlenen konik mermi, aşağıdaki nedenlerden dolayı hem ok şeklindeki hem de ok şeklindeki mermilere kıyasla daha iyi bir balistik katsayıya sahiptir:
- süpersonik uçuş sırasında üretilen en az sayıda şok dalgası cephesi;
- gelen hava akışı nedeniyle mermi dönüşü için kinetik enerji kaybı olmaz.
Kuyruk bölümünde bir iç boşluğa sahip konik bir mermi de artan bir nüfuz kabiliyetine sahiptir - katı bir bariyerden geçme sürecinde, kuyruk bölümü içe doğru buruşur ve koni tabanının çapı, merminin çapına düşer. boşluğun başlangıç bölümü. Merminin enine yükü neredeyse iki katına çıkar. Bu durumda, merminin korunmuş konik yüzeyinin keskinliği, eşit uzunluktaki ojiv veya ok şeklindeki bir mermininkinden daha büyük kalır. Konik merminin yüzeyinde bir tarak ve enine kesiklerin olmaması, Dvoryaninov ve diğerleri tarafından tasarlanan ok şeklindeki mermiye kıyasla penetrasyonunu daha da arttırır.
Aynı zamanda, kuyruk bölümünde iç boşluğa sahip konik bir mermi, yüksek öldürücü etkiye sahiptir, çünkü:
- Lancaster deliğinin vida dişinin yumuşak adımı nedeniyle stabilitenin eşiğinde;
- zırhlı bir bariyeri geçtikten sonra, kuyruk bölümünün ezilmesi ve basınç merkezinin ağırlık merkezinin ötesinde yer değiştirmesi nedeniyle stabilitesi azalır.
İç boşluklu konik bir mermide zırhlı bir bariyeri kırmak için kinetik enerji kaybı, ok şeklindeki ve ogival mermiler seviyesindedir: ilkinde, boşluk alanında gövdeyi ezmek için enerji harcanır., ikincisinde, kuyruk ünitesinin kesilmesinde, üçüncüsünde, kabuğun ve gömleğin çekirdekten kırılması ve yırtılması üzerine.
Konik merminin gövdesi işlevsel olarak kılıflı merminin çekirdeğine tekabül eder, kurşun ceket yoktur, ağır ve pahalı pirinçten yapılmış bir kabuk yerine hafif ve ucuz plastikten yapılmış bir palet kullanılır. Öte yandan, konik bir mermi, yapısal malzemesinin mukavemet özelliklerini, tarak ve çapraz kesim yerine yapay olarak zayıflatılmış ok şeklindeki bir mermi ile karşılaştırıldığında en rasyonel şekilde kullanır. Bu nedenle, konik bir merminin kütlesi, eşit penetrasyona sahip ogival ve ok biçimli bir mermi ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde en aza indirilebilir. Bu, en yüksek yoğunluğa sahip tungsten metal alaşımı lehine konik merminin yapı malzemesinin ekonomik olarak haklı bir seçimini yapmayı mümkün kılar.
Teleskopik kartuşun sınırlı iç hacmi nedeniyle, kristalli HMX granüllerinin eklenmesiyle (boyutu bir patlayıcının kritik patlama çapından daha küçük olan) preslenmiş bir toz denetleyicisi şeklinde bir itici şarjın kullanılması önerilmektedir.) küçük kolların seçilen namlu uzunluğu için yükün tasarım yanma oranını sağlamak için. Kartuşun kovanının yapısal bir malzemesi olarak toplam ağırlığını azaltmak için, galvanizli pirinç kaplama ve grafit dolgulu bir sürtünme önleyici polimer kaplama ile korunan kompozit bir alüminyum alaşımı ve dağılmış alüminyum oksit lifi kullanılması önerilmektedir, "Yivli silahlar için umut verici kartuşlar" makalesinde açıklanmıştır ("Askeri İnceleme "9 Aralık 2017 tarihli).
Aşağıdaki tablo, farklı türdeki kartuşların ve hafif silah mermilerinin karşılaştırmalı bir değerlendirmesini sağlar:
Tablodan da görebileceğiniz gibi, "Spear" / SPEAR kartuşu, minimum ambalaj hacmi, uzunluğu ve ağırlığı ile bir merminin yanal yükü açısından liderdir. Mermi, tava ve toz gazlarının toplam geri tepme momentumu, kartuşun 5, 45x39 mm mermi ve toz gazlarının toplam geri tepme momentumundan yaklaşık 1/3 daha yüksek, birincisinin namlu enerjisi 1/7 oranında aşılmıştır. ikinci ile karşılaştırıldığında.
Ek olarak, oval vidalı bir delme ile bir namludan bir polimer palete bir mermi ateşlerken, olukların olmaması nedeniyle pratik olarak namlu deliğinde termoplastik aşınma yoktur. Bu bağlamda, bir merminin başlangıç hızının 1,5 katından daha fazla bir artış, küçük silahların kaynağını etkilemeyecektir. Ayrıca, aşınmasız bir atış, Abakan'ın sonuçlarını takiben Rusya Federasyonu Savunma Bakanlığı'nın GRAU komisyonu tarafından önerilen, sabit patlamalardaki atış hızını dakikada 2000-3000 mermi seviyesine çıkarmak için bir rezerv oluşturur. rahatsız edici konumlardan otomatik ateşlemenin doğruluğunu artırmak için rekabet.
Küçük silah mühimmatına ek olarak, "Spear" / SPEAR kartuşu, parçalı bir palet içinde çelik veya pirinçten yapılmış yontulmuş konik mermilerle doldurulmuş standart plastik manşonlar kullanılarak IZH-27 tipi Lancaster namlulu av silahları için mühimmat olarak kullanılabilir. kalıplanmış termoplastik. Silahın geri tepmesini geleneksel 12 kalibrelik bir atışın atış seviyesinde tutarken, 9 gram ağırlığındaki alt kalibreli bir mermi, 70 cm'lik bir namluda 900 m / s hıza çıkacak, bu da özelliklerine karşılık geliyor. Mosin üç sıra tüfek.
Çeşitli konik mermi türlerinin geometrik özellikleri (uzunluk, koni açılma açısı, baş ucunun yuvarlaklık derecesi / ikilik derecesi, zırhlı bir bariyeri ezmek için uçta bir temas alanının varlığı veya büyük bir hayvana ateş etmenin ölümcül olması için geniş bir boşluk, kuyruk boşluğu duvarlarının derinliği ve kalınlığı), belirtilen uçuş hızları ve vurulacak hedefler dikkate alınarak, yerli yazılım ürünü kullanılarak hava, jel veya katı ortamdaki mermi geçişinin simülasyonu esas alınarak belirlenebilir. FlowVision.
