Pansarbrytande finstabiliserad sabot

KE-penetratorer för moderna stridsvagnar har vanligen en diameter på 2-3 cm och kan närma sig 80 cm; i takt med att mer strukturellt effektiva konstruktioner av penetratorer-sabot utvecklas tenderar deras längd att öka för att kunna besegra ett ännu större panserdjup i siktlinjen. Konceptet att besegra pansar med hjälp av en penetrator med lång stav är en praktisk tillämpning av fenomenet hydrodynamisk penetrering (se hydrodynamik).

Penetrering med vätskorRedigera

Trots att penetratorns och målmaterialets material i praktiken inte är vätskor före nedslaget börjar även kristallina material att uppträda på ett mycket plastiskt, vätskeliknande sätt vid tillräckligt hög nedslagshastighet, vilket innebär att många aspekter av hydrodynamisk penetrering är tillämpliga.

Långa stavprojektiler penetrerar en vätska i bokstavlig mening, helt enkelt baserat på målpansarets densitet och penetratorns densitet och längd. Penetratorn fortsätter att förskjuta målet till ett djup som motsvarar penetratorns längd gånger kvadratroten av densiteten mellan penetrator och mål. Man ser genast att längre, tätare penetratorer kommer att tränga djupare, och detta utgör grunden för utvecklingen av pansarvärnsprojektiler med lång stång.

De viktiga parametrarna för en effektiv penetrator med lång stång är därför mycket hög densitet i förhållande till målet, hög hårdhet för att penetrera hårda målytor, mycket hög seghet (duktilitet) så att stången inte splittras vid nedslaget och mycket hög hållfasthet för att överleva accelerationer vid avfyrning av kanoner samt variationer i målets nedslag, t.ex. att träffa i en sned vinkel och att överleva motåtgärder som t.ex. sprängämnesreaktivt pansar.

Volfram och uranEdit

Utvecklingen av tunga former av reaktivt pansar (t.ex. det sovjetiska, senare ryska, Kontakt-5), som är utformade för att skära av och avleda penetratorer med långa stavar, har lett till att mer komplexa konstruktioner av penetratorer med kinetisk energi har utvecklats, särskilt i de senaste amerikanska och ryska pansarkonstruktionerna.byggda pansarvärnsgranater. Även om penetratorernas geometri kan anpassas till reaktiva motåtgärder mot pansar, är de material som väljs för djupgenomträngande kinetiska energiprojektiler med långa stavar fortfarande tung volframlegering (WA) och utarmad uranlegering (DU). Båda materialen är mycket täta, hårda, sega, sega, duktila och mycket starka, vilket är exceptionella egenskaper som lämpar sig för djup pansargenomträngning. Varje material uppvisar dock sina egna unika penetrationsegenskaper som kanske, eller kanske inte, är det bästa valet för en viss pansarskyddstillämpning.

En utarmad uranlegering är t.ex. pyrofor; de upphettade fragmenten av penetratorn antänds efter nedslaget i kontakt med luft, vilket sätter eld på bränsle och/eller ammunition i målfordonet, vilket i hög grad bidrar till dödligheten bakom pansaret. Dessutom uppvisar DU-penetratorer betydande adiabatisk skjuvbandsbildning. En vanlig missuppfattning är att brott längs dessa band vid nedslaget gör att penetratorns spets kontinuerligt avger material och bibehåller spetsens koniska form, medan andra material, som t.ex. omantlad volfram, tenderar att deformeras till en mindre effektiv rundad profil, en effekt som kallas ”mushrooming”. Bildandet av adiabatiska skjuvband innebär faktiskt att sidorna av ”svampen” tenderar att brytas loss tidigare, vilket leder till ett mindre huvud vid nedslaget, även om det fortfarande kommer att vara betydligt ”svampigt”.

Tester har visat att det hål som borras av en projektil av utarmat uran har en smalare diameter än en liknande projektil av volfram; och även om båda materialen har nästan samma densitet, hårdhet, seghet och hållfasthet tenderar utarmat uran, på grund av dessa skillnader i deras deformationsprocess, att penetrera en likvärdig längd av volframlegering bättre än stålmål. Användningen av utarmat uran är dock, trots vissa överlägsna prestandaegenskaper, inte utan politiska och humanitära kontroverser, men förblir det material som väljs av vissa länder på grund av kostnadsöverväganden och strategisk tillgänglighet jämfört med volfram.

Sabots utformningRedigera

För att göra saken mer komplicerad, när man överväger att utplacera militära styrkor utomlands eller exportmarknader, kan en sabot som utformats särskilt för att avfyra ett DU-penetreringsmedel inte helt enkelt användas för att avfyra ett utbytbart WA-penetreringsmedel, även om det är av exakt samma tillverkningsgeometri. De två materialen uppför sig avsevärt annorlunda under högt tryck och hög avfyrningsacceleration, vilket innebär att det krävs helt olika geometrier för sabotmaterialet (tjockare eller tunnare på vissa ställen, om det ens är möjligt) för att bibehålla den strukturella integriteten i borrhålen.

De typiska hastigheterna för APFSDS-patroner varierar mellan olika tillverkare och mynningslängder/typer. Som ett typiskt exempel har den amerikanska General Dynamics KEW-A1 en mynningshastighet på 1 740 m/s (5 700 fot/s). Detta kan jämföras med 914 m/s (3 000 fot/s) för en typisk gevärspipa (handeldvapen). APFSDS-avfyrarpatroner arbetar i allmänhet i intervallet 1 400-1 800 m/s. Över en viss lägsta islagshastighet som är nödvändig för att övervinna målmaterialets hållfasthetsparametrar på ett betydande sätt är penetratorns längd viktigare än islagshastigheten, vilket exemplifieras av det faktum att basmodellen M829 flyger nästan 200 m/s snabbare än den nyare modellen M829A3, men den är bara ungefär hälften så lång, vilket är helt otillräckligt för att besegra de senaste pansarelementen.

Ofta är den större tekniska utmaningen att utforma en effektiv sabot för att framgångsrikt avfyra extremt långa penetratorer, som nu närmar sig 800 mm (2 fot 7 tum) i längd. Saboten, som är nödvändig för att fylla kanonens borrhål när man avfyrar en lång, smal flygprojektil, är en parasitvikt som drar ifrån hela projektilens potentiella mynningshastighet. Att bibehålla den strukturella integriteten i borrhålet för en sådan lång flygprojektil under accelerationer på tiotusentals g är inte ett trivialt företag, och det har lett till att man i början av 1980-talet använde sig av lätt tillgängliga, billiga och höghållfasta aluminiummaterial av flygplanskvalitet, t.ex. 6061 och 6066-T6, vid utformningen av sabotar, till höghållfast och dyrare 7075-T6-aluminium, maragingstål och experimentellt ultrahöghållfast 7090-T6-aluminium, till den nuvarande toppmoderna och otroligt dyra grafitfiberförstärkta plasten, för att ytterligare minska den parasitära sabotmassan, som kan vara nästan halva avfyrningsmassan för hela projektilen.

Sabotbladen som kastas bort färdas med en så hög mynningshastighet att de, när de separeras, kan fortsätta i flera hundra meter med hastigheter som kan vara dödliga för trupper och skadliga för lätta fordon. Av denna anledning måste stridsvagnsskyttar även i strid vara medvetna om faran för närliggande trupper.

Den sabelförsedda flechetten var motsvarigheten till APFSDS i gevärsammunition. Ett gevär för avfyrning av flechetter, Special Purpose Individual Weapon, var under utveckling för den amerikanska armén, men projektet övergavs.