Panserbrydende fin-stabiliseret fin-stabiliseret sabot

KE penetratorer til moderne kampvogne er normalt 2-3 cm i diameter og kan nærme sig 80 cm lange; efterhånden som der udvikles mere strukturelt effektive penetrator-sabot designs, har de tendens til at blive længere for at kunne besejre endnu større panserdybde i sigtelinjen. Konceptet med at besejre panser ved hjælp af en lang stangpenetrator er en praktisk anvendelse af fænomenet hydrodynamisk penetration (se hydrodynamik).

VæskepenetrationRediger

Selv om penetrator og målmateriale i praksis ikke er væsker før nedslaget, begynder selv krystallinske materialer ved tilstrækkelig høj nedslagshastighed at opføre sig meget plastisk væskeagtigt, så mange aspekter af hydrodynamisk penetration finder anvendelse.

Lange stangprojektiler trænger ind i en væske i bogstaveligste forstand, simpelthen baseret på målpanserets tæthed og penetratorens tæthed og længde. Penetratoren vil fortsætte med at forskyde målet til en dybde svarende til penetratorens længde gange kvadratroden af tætheden mellem penetrator og mål. Man bemærker straks, at længere, tættere penetratorer vil trænge dybere ned, og dette danner grundlaget for udviklingen af panserværnsbeskyttende projektiler med lang stang.

De vigtige parametre for en effektiv penetrator med lang stang er derfor en meget høj tæthed i forhold til målet, en høj hårdhed for at kunne trænge igennem hårde måloverflader, en meget høj sejhed (duktilitet), så stangen ikke splintrer ved anslaget, og en meget høj styrke for at kunne overleve accelerationer ved affyring af kanoner samt variationer i målets anslag, f.eks. at ramme i en skrå vinkel og overleve modforanstaltninger som f.eks. eksplosivt reaktivt panser.

Wolfram og uranRediger

Udviklingen af tunge former for reaktiv panser (såsom den sovjetiske, senere russiske, Kontakt-5), som er designet til at skære og afbøje penetratorer med lange stænger, har foranlediget udviklingen af mere komplekse konstruktioner af penetratorer med kinetisk energi, især i den nyeste amerikanske…byggede anti-panserværnsgranater. Selv om penetratorgeometrien kan tilpasses til reaktive panserbekæmpelsesforanstaltninger, er de foretrukne materialer til kinetiske energiprojektiler med lange stave, der trænger dybt ind, stadig tung wolframlegering (WA) og legering af forarmet uran (DU). Begge materialer er meget tætte, hårde, hårde, seje, duktile og meget stærke; alt sammen usædvanlige egenskaber, der er velegnede til dyb pansergennemtrængning. Ikke desto mindre har hvert materiale sine egne unikke penetrationsegenskaber, som måske eller måske ikke er det bedste valg til en bestemt panserbekæmpelsesanvendelse.

For eksempel er legering af forarmet uran pyrofor; de opvarmede fragmenter af penetratoren antændes efter nedslaget i kontakt med luft og sætter ild til brændstof og/eller ammunition i målkøretøjet, hvilket bidrager væsentligt til dødeligheden bag panser. Desuden udviser DU-penetratorer en betydelig adiabatisk shearbåndsdannelse. En udbredt misforståelse er, at brud langs disse bånd under nedslaget får penetratorens spids til kontinuerligt at kaste materiale af sig, hvorved spidsen bevarer sin koniske form, hvorimod andre materialer som f.eks. ubeklædt wolfram har en tendens til at deformere sig til en mindre effektiv afrundet profil, en effekt, der kaldes “mushrooming”. Faktisk betyder dannelsen af adiabatiske forskydningsbånd, at siderne af “svampen” har en tendens til at briste tidligere, hvilket fører til et mindre hoved ved anslaget, selv om det stadig vil være betydeligt “svampet”.

Test har vist, at det hul, som et DU-projektil borer, har en smallere diameter end et tilsvarende wolframprojektil; og selv om begge materialer har næsten samme massefylde, hårdhed, sejhed og styrke, har forarmet uran på grund af disse forskelle i deres deformationsproces en tendens til at gennemtrænge en tilsvarende længde af wolframlegering bedre end stålmål. Ikke desto mindre er brugen af forarmet uran, på trods af nogle overlegne præstationsegenskaber, ikke uden politiske og humanitære kontroverser, men er stadig det foretrukne materiale for nogle lande på grund af omkostningsmæssige overvejelser og strategisk tilgængelighed i forhold til wolfram.

SabotdesignRediger

Det komplicerer tingene, når der tages hensyn til udenlandske militære styrkers deployering eller eksportmarkeder, at en sabot, der er designet specielt til at affyre en DU-penetrator, ikke blot kan anvendes til at affyre en erstatnings-WA-penetrator, selv med nøjagtig samme fremstillede geometri. De to materialer opfører sig væsentligt forskelligt under højt tryk og høj affyringsacceleration, således at der er behov for helt forskellige sabotmaterialegeometrier (tykkere eller tyndere nogle steder, hvis det overhovedet er muligt) for at opretholde den strukturelle integritet i boringen.

Typiske hastigheder for APFSDS-kugler varierer fra producent til producent og fra mundingslængde/typer til mundingslængde/typer. Som et typisk eksempel kan nævnes den amerikanske General Dynamics KEW-A1 med en mundingshastighed på 1 740 m/s (5 700 ft/s). Dette kan sammenlignes med 914 m/s (3 000 ft/s) for en typisk riffelpatron (håndvåben). APFSDS-skud opererer generelt i området mellem 1 400 og 1 800 m/s. Over en vis minimumsslaghastighed, der er nødvendig for at overvinde målmaterialets styrkeparametre i væsentlig grad, er penetratorens længde vigtigere end slaghastigheden, hvilket illustreres af, at basismodellen M829 flyver næsten 200 meter/sek. hurtigere end den nyere model M829A3, men den er kun ca. halvt så lang, hvilket er helt utilstrækkeligt til at overvinde de mest moderne pansermaller.

Ofte er den største tekniske udfordring at designe en effektiv sabot til en vellykket affyring af ekstremt lange penetratorer, der nu nærmer sig 800 mm (2 ft 7 in) i længden. Sabotten, der er nødvendig for at fylde kanonens boring, når der affyres et langt, slankt flyveprojektil, er en parasitvægt, der trækker fra hele projektilets potentielle mundingshastighed. At opretholde den strukturelle integritet i boringen af et så langt flyveprojektil under accelerationer på titusindvis af g er ikke nogen triviel opgave, og det har medført, at man i begyndelsen af 1980’erne anvendte let tilgængelige, billige aluminiummaterialer af luft- og rumfartskvalitet med høj styrke, som f.eks. 6061 og 6066-T6, til at designe sabots, til højstyrke og dyrere 7075-T6 aluminium, maraging stål og eksperimentelt ultrahøjstyrke 7090-T6 aluminium til den nuværende avancerede og utroligt dyre grafitfiberforstærkede plast med henblik på yderligere at reducere den parasitære sabotmasse, som kan udgøre næsten halvdelen af hele projektilets affyringsmasse.

De afkastende sabotblade bevæger sig med en så høj mundingshastighed, at de ved adskillelse kan fortsætte i mange hundrede meter med hastigheder, der kan være livsfarlige for tropper og skadelige for lette køretøjer. Derfor skal kampvognsskytterne selv i kamp være opmærksomme på faren for nærliggende tropper.

Den saboterede flechette var modstykket til APFSDS i geværammunition. En riffel til affyring af flechetter, Special Purpose Individual Weapon, var under udvikling til den amerikanske hær, men projektet blev opgivet.