Armour-piercing fin-stabilized discarding sabot

KE penetratoren voor moderne tanks zijn gewoonlijk 2-3 cm in diameter, en kunnen 80 cm lang benaderen; naarmate er meer structureel efficiënte penetrator-sabotontwerpen worden ontwikkeld, heeft hun lengte de neiging toe te nemen, om een nog grotere zichtlijndiepte van de pantsering te kunnen verslaan. Het concept van het verslaan van pantsers met behulp van een penetrator met lange staaf is een praktische toepassing van het verschijnsel hydrodynamische penetratie, (zie hydrodynamica).

VloeistofpenetratieEdit

Ondanks dat praktisch penetrator- en doelmateriaal geen vloeistoffen zijn vóór de inslag, beginnen bij voldoende hoge inslagsnelheid zelfs kristallijne materialen zich te gedragen op een zeer plastische vloeistofachtige manier, zodat veel aspecten van hydrodynamische penetratie wel van toepassing zijn.

Lange staafprojectielen penetreren een vloeistof in de letterlijke zin, eenvoudigweg op basis van de dichtheid van het doelpantser en de dichtheid en lengte van de penetrator. De penetrator zal het doelwit blijven verplaatsen tot een diepte van de penetratorlengte maal de vierkantswortel van de dichtheid tussen penetrator en doelwit. Men merkt onmiddellijk op dat langere, dichtere penetranten dieper doordringen, en dit vormt de basis voor de ontwikkeling van lange-staaf anti-pantser projectielen.

De belangrijke parameters voor een effectieve penetrator met lange staaf zijn daarom een zeer hoge dichtheid ten opzichte van het doel, een hoge hardheid om harde doeloppervlakken te penetreren, een zeer hoge taaiheid (vervormbaarheid) zodat de staaf bij de inslag niet versplintert, en een zeer hoge sterkte om de versnellingen bij het afvuren van het kanon te overleven, alsmede de variabiliteiten bij de inslag op het doel, zoals inslagen onder een schuine hoek en het overleven van tegenmaatregelen zoals met explosieven werkende pantsering.

Wolfram en uraniumEdit

De ontwikkeling van zware vormen van reactieve pantsering (zoals het Sovjet, later Russische Kontakt-5), die zijn ontworpen om lange staafpenetrators af te breken en af te buigen, heeft geleid tot de ontwikkeling van meer complexe ontwerpen voor kinetische energiepenetrators, met name in de nieuwste door de V.S.anti-tankkogels. Hoewel de geometrie van de penetrator zich kan aanpassen aan reactieve tegenmaatregelen tegen pantsers, blijven de voorkeursmaterialen voor diep doordringende kinetische energieprojectielen met lange staaf nog steeds de zware legering van wolfraam (WA) en de verarmde uraniumlegering (DU). Beide materialen zijn zeer dicht, hard, taai, buigzaam en zeer sterk; allemaal uitzonderlijke kwaliteiten die geschikt zijn voor diepe pantserdoorboring. Niettemin vertoont elk materiaal zijn eigen unieke penetratie-eigenschappen die al dan niet de beste keuze zijn voor een bepaalde anti-pantsertoepassing.

Zo is bijvoorbeeld een verarmde uraniumlegering pyrofoor; de verhitte fragmenten van de penetrator ontbranden na de inslag in contact met de lucht, waardoor brandstof en/of munitie in het doelvoertuig in brand worden gestoken, hetgeen aanzienlijk bijdraagt tot de letaliteit achter de bepantsering. Bovendien vertonen DU-penetratoren een aanzienlijke adiabatische shear band-vorming. Een veel voorkomende misvatting is dat breuken langs deze banden er tijdens de inslag voor zorgen dat de punt van de penetrator voortdurend materiaal afwerpt, waardoor de conische vorm van de punt behouden blijft, terwijl andere materialen, zoals wolfraam zonder mantel, de neiging hebben om te vervormen tot een minder effectief afgerond profiel, een effect dat “mushrooming” wordt genoemd. In feite betekent de vorming van adiabatische afschuifbanden dat de zijkanten van de “paddestoel” de neiging hebben eerder weg te breken, wat leidt tot een kleinere kop bij de inslag, hoewel deze nog steeds aanzienlijk “paddestoelvormig” zal zijn.

Proeven hebben aangetoond dat het gat dat door een DU-projectiel wordt geboord een kleinere diameter heeft dan bij een soortgelijk wolfraamprojectiel; en hoewel beide materialen bijna dezelfde dichtheid, hardheid, taaiheid en sterkte hebben, heeft verarmd uranium ten gevolge van deze verschillen in hun vervormingsproces de neiging om een gelijkwaardige lengte van een wolfraamlegering tegen stalen doelwitten te doorboren. Niettemin is het gebruik van verarmd uranium, ondanks enkele superieure prestatiekenmerken, niet zonder politieke en humanitaire controverse, maar blijft het voor sommige landen het voorkeursmateriaal vanwege kostenoverwegingen en strategische beschikbaarheid in vergelijking met wolfraam.

SabotontwerpEdit

Om de zaken nog ingewikkelder te maken, wanneer buitenlandse inzet van strijdkrachten of exportmarkten worden overwogen, kan een sabot die speciaal is ontworpen om een DU penetrator te lanceren, niet eenvoudigweg worden gebruikt om een vervangende WA penetrator te lanceren, zelfs niet met precies dezelfde vervaardigde geometrie. De twee materialen gedragen zich onder hoge druk en hoge lanceerversnelling beduidend anders, zodat geheel verschillende sabotmateriaalgeometrieën (dikker of dunner op sommige plaatsen, als dat al mogelijk is) vereist zijn om de structurele integriteit in de boring te handhaven.

Typische snelheden van APFSDS-kogels variëren per fabrikant en per type en lengte van de loop. Als typisch voorbeeld heeft de Amerikaanse General Dynamics KEW-A1 een mondingsnelheid van 1.740 m/s (5.700 ft/s). Ter vergelijking: een normaal geweer (handvuurwapen) heeft een mondingssnelheid van 914 m/s (3.000 ft/s). APFSDS-kogels werken in het algemeen in een bereik van 1.400 tot 1.800 m/s. Boven een bepaalde minimum inslagsnelheid die nodig is om de sterkteparameters van het doelmateriaal significant te overwinnen, is de lengte van de penetrator belangrijker dan de inslagsnelheid; zoals blijkt uit het feit dat het basismodel M829 bijna 200 meter/sec sneller vliegt dan het nieuwere model M829A3, maar slechts ongeveer half zo lang is, volstrekt ontoereikend om de modernste pantserinstallaties te verslaan.

Vaak is de grotere technische uitdaging het ontwerpen van een efficiënte sabot om met succes extreem lange penetrators te lanceren, die nu 800 mm (2 ft 7 in) in lengte benaderen. De sabot, nodig om de boring van het kanon te vullen bij het afvuren van een lang, slank vluchtprojectiel, is parasitair gewicht dat van de potentiële mondingsnelheid van het gehele projectiel afgaat. Het handhaven van de structurele integriteit in de boring van een dergelijk lang vluchtprojectiel onder versnellingen van tienduizenden g’s is geen triviale onderneming, en heeft ertoe geleid dat bij het ontwerpen van sabots in het begin van de jaren tachtig niet langer gebruik werd gemaakt van gemakkelijk verkrijgbaar goedkoop aluminium met een hoge sterkte voor de ruimtevaart, zoals 6061 en 6066-T6, naar hoogsterkte en duurdere 7075-T6 aluminium, maraging staal, en experimenteel ultrahoogsterkte 7090-T6 aluminium, naar de huidige state-of-the-art en ongelooflijk dure grafietvezelversterkte kunststoffen, om de parasitaire sabotmassa, die bijna de helft van de lanceringsmassa van het hele projectiel kan zijn, verder te verminderen.

De wegschietende sabotblaadjes verplaatsen zich met zo’n hoge mondingssnelheid dat zij bij scheiding vele honderden meters kunnen voortbewegen met snelheden die dodelijk kunnen zijn voor troepen en schade kunnen toebrengen aan lichte voertuigen. Daarom moeten tankschutters, zelfs in de strijd, bedacht zijn op gevaar voor nabijgelegen troepen.

De gesaboteerde flechette was de tegenhanger van APFSDS in geweermunitie. Een geweer voor het afvuren van flechettes, het Special Purpose Individual Weapon, was in ontwikkeling voor het Amerikaanse leger, maar het project werd opgegeven.