Şu anda, dünyanın önde gelen orduları, yeni küçük silah türlerinin (Rusya'da Ratnik ve Amerika Birleşik Devletleri'nde NGSAR) geliştirilmesi için programlar uygulamaya başladı. Üniter kartuşların ve ardından orta ve düşük darbeli kartuşların geliştirilmesinde bir asırdan fazla deneyimin gösterdiği gibi, en umut verici çözüm, yeni mühimmat türlerinin gelişmiş gelişimidir.
İkinci Dünya Savaşı'nın sonuçlarının ardından, en tüketilebilir mühimmat türünün (otomatik küçük silahlar için kartuşlar) tasarımını iyileştirmenin ve üretimleri için kaynak tabanını genişletmenin gerekli olduğu sonucuna varıldı.
Metal kollu kartuşlar
Piyade birliklerinin savunma sanayiinde otomatik silahlara doyması, geleneksel olarak kartuş pirinç (kartuş kovanları yapmak için kullanılır) ve tompak (kurşun kovanları yapmak için kullanılır) olarak kullanılan bakırın kıtlığına neden oldu.
Kaynak kıtlığı sorununa en etkili çözüm, korozyon koruması için her iki tarafı bakırla kaplanmış veya savaş zamanında vekil astar olarak adlandırılanların üretimi için kaplanmamış yumuşak çeliğin kullanılmasıydı. Savaş sonrası dönemde, çelik manşonları özel bir vernikle kaplama teknolojisi, onları nemden koruyan ve odadaki sürtünmeyi azaltan (belirli bir sıcaklık sınırına kadar) hakim oldu.
Yumuşak çelik ve bakır alaşımlarının benzer teknik özelliklerine rağmen, ikincisi süneklik ve korozyon direncinde avantajlara sahiptir. Çelik manşonların lake kaplaması düşük aşınma direncine sahiptir ve yeniden yükleme sürecinde, silahın metal parçalarıyla temas ettiğinde hasar görme ve otomasyon elemanlarına aktarılarak onları devre dışı bırakma eğilimindedir. Kullanılmayan kartuşlar ateşleme bitiminden sonra namludan çıkarılırsa, haznenin ısıtılmış yüzeyi ile temas ettiğinde yanması nedeniyle mahfazaları lake kaplamadan mahrum edilir, ardından hızlandırılır oksitlenir ve kartuşlar daha fazla kullanım için uygun olmaz..
Otomatik silahlarla donanmış piyadeler tarafından kartuşların artan tüketimi, kartuşların ağırlığını azaltarak giyilebilir mühimmatın artmasına temel oluşturdu. 1970'lerin başına kadar, giyilebilir mühimmatın ağırlığını azaltmanın ana yönü, otomatik ateşlemenin uygunsuz konumlardan doğruluğunu artırma arzusu nedeniyle önce orta, ardından düşük darbeli kartuşlara geçişti. AK-74 saldırı tüfeği ve M-16 otomatik tüfeğin benimsenmesinden sonra, giyilebilir mühimmatın ağırlığını azaltmak için bu rezerv tükendi - daha hafif süpürülmüş mermiler kullanma girişimi, artan rüzgar sapmalarını ortaya çıkardı.
Şu anda, çelik çekirdekli mermiler, kurşun ceket ve tompak ceket esas olarak çarpıcı elemanlar olarak kullanılmaktadır. Zırh penetrasyonunu artırmak için ABD Ordusu, M80A1 EPR ve M855A1 kartuşlarının kurşun ceketi olmayan, tombak kabuğu ve çelik başlı ve bizmut kuyruğu olan bir çekirdekten oluşan tamamen metal mermilerin kullanımına geçti.
Kılıfsız kartuşlar
1980'lerde, SSCB ve NATO ülkelerinde, klasik kartuşların yüksek malzeme tüketimi sorunlarını, kasasız mühimmatlara geçerek kökten çözme girişiminde bulunuldu. Bu yöndeki en büyük ilerleme, Dynamit Nobel tarafından geliştirilen kasasız DM11 kartuşlarını kullanan HK G11 otomatik tüfeğini yaratan Alman şirketi Heckler und Koch tarafından sağlandı.
Bununla birlikte, FRG sınır hizmetinde bir dizi 1000 HK G11 tüfeğinin askeri operasyonu, tüfek namlusundan yapısal olarak ayrılmasına rağmen, haznede kovansız kartuşların düzenli olarak kendiliğinden yanması nedeniyle askeri personel için tehlikelerini gösterdi. Sonuç olarak, Alman sınır muhafızlarının önce otomatik ateşleme modunu kullanmaları yasaklandı ve daha sonra HK G11, aşırı karmaşık otomasyon varlığında tamamen kendi kendini yükleyen bir silah olarak kullanımının anlamsızlığı nedeniyle tamamen hizmetten kaldırıldı (" guguklu saat").
Plastik kollu kartuşlar
Küçük silah mühimmatının malzeme tüketimini azaltmaya ve giyilebilir mühimmatı artırmaya yönelik bir sonraki girişim, 2000'lerde Amerika Birleşik Devletleri'nde LSAT'ın (Hafif Küçük Silah Teknolojileri) bir parçası olarak AAI (şimdi Textron Corporation'ın bir üretim bölümü olan Textron Systems) tarafından gerçekleştirildi.) bir hafif makineli tüfek ve bir otomatik karabina oluşturulmasına yol açan program, teleskopik bir form faktöründe yapılmış pirinç kovanlı, plastik kovanlı ve kasasız kartuşlarla kombine mühimmat için tasarlanmıştır.
Beklendiği gibi kovansız kartuşlar, çıkarılabilir tasarımına rağmen namlu odasında kendiliğinden yanma için not edildi, bu nedenle LSAT programında seçim plastik manşonlu kartuşlar lehine yapıldı. Bununla birlikte, mühimmat maliyetini düşürme arzusu, plastik türünün yanlış seçimine yol açtı: biri hariç, ancak en önemlisi, gerekli tüm özelliklere sahip olan poliamid kullanıldı - maksimum çalışma sıcaklığı aşmıyor 250 santigrat derece.
1950'lerde, saha testlerinin sonuçlarına dayanarak, bir DP makineli tüfek namlusunun sürekli ateşleme koşullarında, değişen mağazalar için molalarla patlamalarda aşağıdaki değerlere kadar ısındığı belirlendi:
150 çekim - 210 ° C
200 çekim - 360 ° C
300 çekim - 440 ° C
400 çekim - 520 ° C
Başka bir deyişle, yoğun savaş koşullarında, kartuşların ilk iki yüz mermisini kullandıktan sonra, hafif makineli tüfek namlusunun poliamidin erime noktasına ulaşması garanti edilir.
Bu durumla bağlantılı olarak 2016 yılında LSAT programı kapatılmış ve yeni malzeme bazında teleskopik fişeklerin geliştirilmesi amacıyla CTSAS (Cased Telescoped Small Arms Systems) programı başlatılmıştır. ABD Ordusu Program Yöneticisi Corey Phillips ile Mart 2017'de thefirearmblog.com'a verilen bir röportaja göre, plastik kılıf malzemesi için maksimum 400 ° çalışma sıcaklığıyla bugüne kadarki en ısıya dayanıklı mühendislik polimeri olan poliimid seçildi. C.
Kartuş mahfazasının malzemesi olarak poliimid ayrıca başka bir değerli özelliğe sahiptir - belirtilen seviyenin üzerinde ısıtıldığında, namlu haznesini kirletmeyen uçucu maddelerin salınımı ile erimeden kömürleşirken, kartuş mahfazasının kömürleşmiş yüzeyi bir malzeme görevi görür. bir atıştan sonra çıkarıldığında mükemmel sürtünme önleyici malzeme. Astar çerçevesinin mukavemeti metal bir flanş ile sağlanır.
400 derecelik bir sıcaklık, küçük silah namlularını ısıtmak için izin verilen sınırdır, daha sonra namluların teknolojik tavlama sıcaklığı 415 ila 430 derece arasında olduğundan, bükülürler. Bununla birlikte, 300 derece veya daha fazla sıcaklıklarda poliimidin gerilme mukavemeti, 300 atmosferlik bir oda basıncına karşılık gelen 30 MPa'ya düşer, yani. modern küçük silah modellerinde maksimum toz gaz basıncı seviyesinden daha düşük bir büyüklük sırası. Klasik bir tasarımdaki hazneden kullanılmış bir kartuş mahfazasını çıkarmak için bir girişimde bulunulduğunda, metal flanş, kartuş mahfazasının kalıntılarını namludan dışarı vuran bir ramrod ile yırtılacaktır.
Klasik tasarımdaki haznedeki kartuşun ısınması, açık bir cıvatadan (makineli tüfekler) ateşlenerek belirli bir dereceye kadar kontrol edilebilir, ancak yoğun atış ve kapalı bir cıvatadan (makineli tüfekler ve otomatik tüfekler) ateşleme durumunda., kartuşu 400 derecenin üzerinde ısıtmak neredeyse kaçınılmazdır.
Alüminyum kollu kartuşlar
Bakır alaşımlarına bir başka alternatif de, seri tabanca kartuşlarının mahfazalarında, tüfek kartuşlarının deneysel geliştirilmesinde ve 30 mm GAU-8A otomatik top için seri atışlarda kullanılan alüminyum alaşımlarıdır. Bakırın alüminyumla değiştirilmesi, kaynak tabanındaki kısıtlamayı kaldırmanıza, kartuş kasasının maliyetini düşürmenize, mühimmatın ağırlığını yüzde 25 azaltmanıza ve buna bağlı olarak giyilebilir mühimmat yükünü artırmanıza olanak tanır.
1962'de TsNIITOCHMASH, alüminyum alaşımlı manşonlu (kod GA) 7, 62x39 mm kalibreli deneysel kartuşlar geliştirdi. Gömlekler bir sürtünme önleyici grafit kaplamaya sahipti. Elektrokimyasal korozyonu önlemek için kapsül kabı alüminyum alaşımdan yapılmıştır.
Bununla birlikte, bu tür manşonların kullanımı, tek olumsuz özellikleri nedeniyle engellenir - alüminyum ve alaşımlarının 430 ° C'ye ısıtıldığında havada kendiliğinden tutuşması. Alüminyumun yanma ısısı çok yüksektir ve 30.8 MJ / kg'dır. Ürünlerin dış yüzeyi, belirli bir sıcaklığa ısıtıldığında kendiliğinden yanmaya ve oksit filmin havadaki oksijene karşı geçirgenliğinde bir artışa veya oksit filmin hasar görmesi durumunda daha düşük bir sıcaklığa ısıtıldığında kendiliğinden yanmaya maruz kalır. Plastik olmayan bir seramik oksit film (kalınlık ~ 0.005 mikron), itici gazların basıncının etkisi altında plastik bir metal manşon deforme olduğunda yok edilir, yoğun ateşleme sırasında ısıtmanın bir sonucu olarak oksit filmin geçirgenliği elde edilir. Gömlekler, tozun yanması sırasında negatif bir oksijen dengesinin korunduğu namludan çıkarıldıktan sonra havada kendiliğinden tutuşur.
Bu nedenle, alüminyum kasalar yalnızca 9x18 PM ve 9x19 Para kalibreli tabanca kartuşlarının bir parçası olarak yaygınlaştı, ateşin yoğunluğu ve haznede ulaşılan sıcaklık bu makineli tüfek, otomatik tüfek ve makineli tüfek göstergeleriyle karşılaştırılamaz.
Manşonu metal ve oksit filmdeki çatlakları sıkılaştıran elastik bir silikon astar ile donatılmış deneysel 6x45 SAW Uzun kartuşta da alüminyum kullanıldı. Bununla birlikte, bu karar kartuşun doğrusal boyutlarında, alıcının ilişkili boyutlarında ve buna bağlı olarak silahın ağırlığında bir artışa yol açtı.
Ancak hizmete sunulan başka bir çözüm, alüminyum alaşımlı manşonlu 30x173 GAU topçu mermisidir. Bu, özel bir düşük moleküler "soğuk" itici şarjın kullanılması nedeniyle mümkün oldu. Tozun termokimyasal potansiyeli, yanma sıcaklığı ile doğru orantılı ve yanma ürünlerinin moleküler ağırlığı ile ters orantılıdır. Klasik nitroselüloz ve piroksilinik itici gazların moleküler ağırlığı 25 ve yanma sıcaklığı 3000-3500 K ve yeni itici gazın moleküler ağırlığı aynı darbede 2000-2400 K yanma sıcaklığında 17 idi.
Umut verici sinterlenmiş metal manşon
Alüminyum manşonlu topçu atışları kullanmanın olumlu deneyimi, bu metali küçük silah kartuşları için yapısal bir malzeme olarak düşünmeyi mümkün kılar (özel bir itici bileşim olmadan bile). Belirtilen seçimin doğruluğunu teyit etmek için pirinç ve alüminyum alaşımlı astarların özelliklerinin karşılaştırılması tavsiye edilir.
Pirinç L68, yüzde 68 bakır ve yüzde 32 çinko içerir. Yoğunluğu 8.5 g / cm3, sertlik - 150 MPa, 20 ° C - 400 MPa'da çekme mukavemeti, çekme uzaması - yüzde 50, çelikte kayma sürtünme katsayısı - 0.18, erime noktası - 938 ° C, kırılganlık sıcaklık bölgesi - 300 ila 700 ° C
Pirinç yerine, alaşımın direncini etkilemeden elastik, termal ve döküm özelliklerini arttırmak için hacim fraksiyonunda magnezyum, nikel ve diğer kimyasal elementlerle alaşımlı alüminyum kullanılması önerilmektedir. yük altında korozyon ve çatlama. Alaşımın gücü, %20'lik bir hacim oranında dağılmış alüminyum oksit lifleri (çap ~ 1 μm) ile takviye edilerek elde edilir. Yüzeyin kendiliğinden tutuşmasına karşı koruma, gevrek oksit filminin elektroliz ile uygulanan bir plastik bakır / pirinç kaplama (~ 5 μm kalınlığında) ile değiştirilmesiyle sağlanır.
Elde edilen sermet kompoziti sermet sınıfına aittir ve takviye edici lifleri astar ekseni boyunca yönlendirmek için enjeksiyon kalıplama ile nihai bir ürün haline getirilir. Mukavemet özelliklerinin anizotropisi, toz gazların basıncının etkisi altında, ikincisini tıkamak için kovan duvarlarının hazne yüzeyi ile sıkı temasını sağlamak için kompozit malzemenin radyal yönde uyumluluğunu korumayı mümkün kılar.
Astarın sürtünme önleyici ve sıkışma önleyici özellikleri, dış yüzeyine 1 GPa temas yüküne ve çalışma sıcaklığına dayanabilen eşit hacimde bağlayıcı ve dolgu maddesi içeren bir poliimid-grafit kaplama (kalınlık ~ 10 mikron) uygulanarak sağlanır. 400 ° C, içten yanmalı motor pistonları için kaplama olarak kullanılır.
Sermetin yoğunluğu 3,2 g/cm3, eksenel yönde çekme dayanımı: 20°C - 1250 MPa, 400°C - 410 MPa, radyal yönde çekme dayanımı: 20°C - 210 MPa, 400°C'de °C - 70 MPa, eksenel yönde çekme uzaması: 20°C'de - %1,5, 400°C'de - %3, radyal yönde çekme uzaması: 20°C'de - %25, 400°C'de - 60 %, erime noktası - 1100 ° C
Çelik üzerindeki sürtünme önleyici kaplamanın kayma sürtünme katsayısı, 30 MPa ve üzeri bir temas yükünde 0,05'tir.
Sermet manşon üretimi için teknolojik süreç, üretimdeki işlem sayısına kıyasla daha az işlemden (metalin elyafla karıştırılması, manşonların dökümü, jant ve deliğin sıcak tırtıklanması, pirinç kaplama, sürtünme önleyici kaplama uygulanması) oluşur. pirinç manşon imalatının teknolojik süreci (kütüklerin dökümü, altı pasajda soğuk çekme, kenar ve boynun soğuk tırtıklanması).
5,56x45 mm kartuşun pirinç kovanının ağırlığı 5 gram, sermet kovanının ağırlığı 2 gramdır. Bir gram bakırın maliyeti 0,7 ABD senti, alüminyum - 0,2 ABD senti, dağılmış alümina liflerinin maliyeti 1,6 ABD sentidir, astardaki ağırlıkları 0,4 gramı geçmez.
umut verici kurşun
Ordu vücut zırhı sınıfı 6B45-1 ve ESAPI'nin kabulü ile bağlantılı olarak, 10 metre veya daha fazla bir mesafede çelik çekirdekli elle tutulan küçük silahların mermileri tarafından delinmez, mermi kullanımına geçilmesi planlanmaktadır. 15 g / cc özgül ağırlığa sahip, kurşun veya bizmut ile ağırlıklandırma gerektirmeyen, tungsten karbür (% 95) ve kobalt tozlarından (% 5) oluşan sinterlenmiş bir alaşım çekirdek.
Mermi kabuğunun ana malzemesi, yoğunluğu 8,8 g/cc, erime noktası 950 °C, çekme mukavemeti 440 MPa, %90 bakır ve %10 çinkodan oluşan bir tombaktır. mukavemet 520 MPa'dır sertlik - 145 MPa, bağıl uzama - %3 ve çelikte kayma sürtünme katsayısı - 0.44.
Mermilerin ilk hızının saniyede 1000 metreye ve daha fazlasına ve atış hızının dakikada 2000 ve daha fazla mermiye (AN-94 ve HK G-11) yükselmesi nedeniyle, tombak artık gereksinimleri karşılamıyor. çelik üzerindeki bakır alaşımının yüksek kayma sürtünme katsayısı nedeniyle yüksek termoplastik aşınma deliği nedeniyle mermi kabuğu için. Öte yandan, tasarımında bakır ön kayışların plastik (polyester) olanlarla değiştirildiği, sürtünme katsayısı 0, 1 seviyesinde olan topçu mermileri bilinmektedir. kayışlar, bükülmelerinin başlangıcına kadar küçük silah namlularının maksimum sıcaklığının yarısı olan 200 ° C'yi geçmez.
Bu nedenle, tamamen metal bir çekirdeğe sahip umut verici bir merminin kabuğu olarak, eşit hacim fraksiyonlarında PM-69 tipi poliimid ve toplam yoğunluğa sahip kolloidal grafit içeren bir polimer kompozit (kalınlık ~ 0,5 mm) kullanılması önerilmektedir. 1.5 g/cc, çekme dayanımı 90 MPa, basınç dayanımı 230 MPa, sertlik 330 MPa, temas yükü 350 MPa, maksimum çalışma sıcaklığı 400 °C ve çelik üzerinde kayma sürtünme katsayısı 0.05.
Kabuk, poliimid oligomer ve grafit parçacıklarının karıştırılması, karışımın gömülü bir parça - mermi çekirdeği ve karışımın sıcaklık polimerizasyonu ile bir kalıba ekstrüde edilmesiyle oluşturulur. Kabuk ve mermi çekirdeğinin yapışması, basınç ve sıcaklığın etkisi altında poliimidin çekirdeğin gözenekli yüzeyine nüfuz etmesiyle sağlanır.
Umut verici teleskopik kartuş
Şu anda, bir küçük silah kartuşunun en ilerici form faktörünün, bir merminin preslenmiş bir itici kontrol cihazının içine yerleştirilmesiyle teleskopik olduğu düşünülmektedir. Daha düşük kütle yoğunluğuna sahip klasik tahıl yükü yerine yoğun bir denetleyicinin kullanılması, kartuş uzunluğunun ve silah alıcısının ilgili boyutlarının bir buçuk katına kadar azaltılmasına izin verir.
Küçük silah modellerinin (G11 ve LSAT) teleskopik kartuşlar kullanan yeniden yükleme mekanizmasının (çıkarılabilir namlu odası) tasarımı nedeniyle, mermileri kovanın kenarlarının altındaki itici kontrollere gömülür. İkincil itici gazın açık ucu kir ve nemden, ateşleme sırasında aynı anda ön tıkayıcı görevi gören plastik bir kapağı korur (bir mermi atılımından sonra ayrılabilir bölme ile namlu arasındaki eklemi bloke ederek). DM11 teleskopik kartuşların askeri operasyon uygulamasının gösterdiği gibi, namlunun mermi girişinde merminin vurgusunu sağlamayan kartuşun böyle bir montaj yöntemi, ateşlendiğinde merminin bozulmasına neden olur ve buna göre, doğruluk kaybı.
Teleskopik kartuşun belirtilen çalışma sırasını sağlamak için, itici yükü iki kısma ayrılır - doğrudan kapsül ile merminin tabanı arasında bulunan nispeten düşük yoğunluklu (daha yüksek yanma hızına sahip) bir birincil şarj ve bir Mermi çevresinde eşmerkezli olarak yerleştirilmiş nispeten daha yüksek yoğunluklu (daha düşük yanma hızına sahip) Salı yükü. Primer delindikten sonra, ilk olarak birincil şarj tetiklenir, mermiyi deliğe iter ve ikincil şarj için mermiyi delikte hareket ettiren bir takviye basıncı oluşturur.
İkincil yükün denetleyicisini kartuşun içinde tutmak için, manşonun açık ucunun kenarları kısmen kıvrılmıştır. Merminin kartuşta tutulması, ikincil şarj bloğuna bastırılarak gerçekleştirilir. Tüm uzunluğu boyunca bir mermiyi kovanın boyutlarına yerleştirmek kartuşun uzunluğunu azaltır, ancak aynı zamanda merminin ogival kısmı çevresinde kovanın boş bir hacmini oluşturur, bu da çapında bir artışa neden olur. kartuş.
Bu eksiklikleri ortadan kaldırmak için, herhangi bir yeniden yükleme mekanizmasına (manuel, gaz motoru, hareketli namlu, yarı serbest kama, vb.).) ve bir ateşleme yöntemi (ön veya arka sararmalı).
Önerilen kartuş, orijinal kısmını kovanın ötesine uzanan ve bu nedenle namlunun mermi girişine dayanan bir mermi ile donatılmıştır. Plastik bir kapak yerine, itici gazın açık ucu, ateşlendiğinde yanan neme dayanıklı bir vernikle korunur. Bilinen teleskopik kartuşlara kıyasla önerilen kartuşun uzunluğundaki bir miktar artış, manşon içindeki doldurulmamış hacimlerin ortadan kaldırılması nedeniyle çapındaki bir azalma ile telafi edilir.
Genel olarak, önerilen teleskopik kartuş, piyadenin giyilebilir mühimmatındaki kartuş sayısını dörtte bir oranında artıracak ve ayrıca kartuş kılıflarının malzeme tüketimini, işçilik yoğunluğunu ve üretim maliyetini azaltacaktır.
