Trenutno su vodeće svjetske vojske započele s provedbom programa za razvoj novih vrsta malokalibarskog naoružanja (Ratnik u Rusiji i NGSAR u Sjedinjenim Državama). Kao što pokazuje više od stoljeća iskustva u razvoju unitarnih uložaka, a zatim i uložaka srednjeg i niskog impulsa, rješenje koje najviše obećava je napredni razvoj novih vrsta streljiva.
Nakon rezultata Drugoga svjetskog rata zaključeno je da je potrebno poboljšati dizajn najtrošenije vrste streljiva (patrone za automatsko malokalibarsko oružje) i proširiti resursnu bazu za njihovu proizvodnju.
Ulošci s metalnim čahurama
Zasićenost pješačkih jedinica automatskim oružjem u obrambenoj industriji uzrokovala je nedostatak bakra, koji se tradicionalno koristi u mesingu od uložaka (koristi se za izradu čahura) i tompaku (koristi se za izradu čahura).
Najučinkovitije rješenje problema nedostatka resursa bila je uporaba mekog čelika, obloženog s obje strane bakrom za zaštitu od korozije, ili bez premaza, koji se u ratno doba koristi za proizvodnju takozvanih surogatnih obloga. U poslijeratnom razdoblju savladana je tehnologija premazivanja čeličnih rukavca posebnim lakom, koji ih je štitio od vlage i smanjivao trenje u komori (do određene granice temperature).
Unatoč sličnim tehničkim karakteristikama blagog čelika i legura bakra, potonje imaju prednosti u duktilnosti i otpornosti na koroziju. Lakirani premaz čeličnih rukava ima nisku otpornost na trošenje te se u procesu ponovnog punjenja, u dodiru s metalnim dijelovima oružja, može oštetiti i prenijeti na elemente automatizacije, onemogućujući ih. Ako se neiskorišteni ulošci izvade iz cijevi nakon završetka paljenja, njihova kućišta lišavaju se premaza laka zbog izgaranja pri dodiru s zagrijanom površinom komore, nakon čega se ubrzano oksidiraju i patrone postaju neprikladne za daljnju uporabu.
Povećana potrošnja uložaka pješaka naoružanih automatskim oružjem poslužila je kao osnova za povećanje nosivog streljiva smanjenjem težine uložaka. Do početka 1970-ih glavni smjer smanjenja težine nosivog streljiva bio je prijelaz prvo na srednje, a zatim na niskoimulzivne patrone, zbog želje za povećanjem točnosti automatske paljbe iz neugodnih položaja. Nakon usvajanja jurišne puške AK-74 i automatske puške M-16, ova rezerva za smanjenje težine nosivog streljiva je iscrpljena-pokušaj korištenja lakših metka otkrio je njihovo povećano zanošenje.
Trenutno se meci sa čeličnom jezgrom, olovnom jaknom i jaknom od tompak -a uglavnom koriste kao udarni elementi. Kako bi povećala proboj oklopa, američka vojska prešla je na uporabu potpuno metalnih metaka uložaka M80A1 EPR i M855A1 bez olovnog omotača, koji se sastoje od školjke tombak i jezgre s čeličnom glavom i bizmutovim repom.
Ulošci bez kućišta
Osamdesetih godina prošlog stoljeća u SSSR -u i zemljama NATO -a pokušalo se radikalno riješiti probleme velike potrošnje materijala klasičnih uložaka prelaskom na streljivo bez kućišta. Najveći napredak u tom smjeru postigla je njemačka tvrtka Heckler und Koch, koja je stvorila automatsku pušku HK G11, koja je koristila patrone DM11 bez kućišta koje je razvio Dynamit Nobel.
Međutim, vojna operacija serije pušaka 1000 HK G11 u graničnoj službi FRG -a pokazala je njihovu opasnost za vojno osoblje zbog redovitog spontanog izgaranja patrona u kućištu, unatoč strukturalnom odvajanju od cijevi puške. Kao rezultat toga, njemačkim graničarima prvo je zabranjeno korištenje automatskog načina gađanja, a zatim je HK G11 potpuno uklonjen iz službe zbog besmislenosti njegove uporabe kao oružja sa samo punjenjem u prisutnosti prekomplicirane automatizacije (" sat sa kukavicom").
Ulošci s plastičnim čahurama
Sljedeći pokušaj smanjenja potrošnje materijala streljiva za malokalibarsko oružje i povećanja nosivog streljiva izvršio je 2000 -ih u Sjedinjenim Državama AAI (sada Textron Systems, proizvodni odjel Textron Corporation) u sklopu LSAT -a (Lightweight Small Arms Technologies)) program, koji je doveo do stvaranja lakog mitraljeza i automatskog karabina, dizajniranog za kombinirano streljivo s patronama s mjedenom čahurom, plastičnom čahurom i kućištem, izrađenom u teleskopskom obliku.
Ulošci bez kućišta, očekivano, zabilježeni su zbog spontanog izgaranja u komori cijevi, unatoč svom odvojivom dizajnu, pa je izbor u programu LSAT napravljen u korist patrona s plastičnom čahurom. Međutim, želja za smanjenjem troškova streljiva dovela je do pogrešnog odabira vrste plastike: kao takav je korišten poliamid koji ima sve potrebne karakteristike, osim jedne, ali najvažnije - maksimalna radna temperatura ne prelazi 250 stupnjeva Celzijusa.
Još 1950 -ih godina, na temelju rezultata terenskih ispitivanja, utvrđeno je da se cijev mitraljeza DP u uvjetima kontinuirane paljbe u rafalima s prekidima za promjenu trgovina zagrijava do sljedećih vrijednosti:
150 snimaka - 210 ° C
200 snimaka - 360 ° C
300 snimaka - 440 ° C
400 snimaka - 520 ° C
Drugim riječima, u uvjetima intenzivne borbe, nakon istrošenih prvih dvjesto metaka patrona, cijev lakog mitraljeza zajamčeno će doseći talište poliamida.
U vezi s tom okolnošću, program LSAT zatvoren je 2016. godine i na temelju njega pokrenut je program CTSAS (Cased Telescoped Small Arms Systems) s ciljem razvoja teleskopskih patrona na novoj materijalnoj osnovi. Prema intervjuu s administratorom programa američke vojske Corey Phillips koji je dan na stranici thefirearmblog.com u ožujku 2017., do sada je najteže otporni inženjerski polimer, poliimid, odabran za materijal od plastične čahure, s maksimalnom radnom temperaturom od 400 ° C.
Poliimid kao materijal čahure također ima još jedno vrijedno svojstvo - zagrijavajući se iznad navedene razine, ugljenisao se bez topljenja s oslobađanjem hlapljivih tvari koje ne zagađuju komoru cijevi, dok pougljena površina čahure služi kao izvrstan materijal protiv trenja kada se izvadi nakon hica. Čvrstoću oboda košuljice osigurava metalna prirubnica.
Temperatura od 400 stupnjeva dopuštena je granica za zagrijavanje cijevi malokalibarskog oružja, nakon čega se one iskrivljuju, budući da je temperatura tehnološkog kaljenja cijevi od 415 do 430 stupnjeva. Međutim, vlačna čvrstoća poliimida pri temperaturama od 300 stupnjeva ili više pada na 30 MPa, što odgovara tlaku u komori od 300 atmosfera, t.j. red veličine manji od maksimalne razine tlaka praškastih plinova u suvremenim modelima malokalibarskog oružja. Kad se pokuša ukloniti istrošena čahura iz komore klasičnog dizajna, metalna prirubnica će se otrgnuti štipaljkom koja će izbaciti ostatke čahure iz cijevi.
Zagrijavanje patrone u komori klasične izvedbe može se u određenoj mjeri kontrolirati pucanjem iz otvorenog zasuna (strojnice), ali u slučaju intenzivnog pucanja i pucanja iz zatvorenog zasuna (strojnice i automatske puške), zagrijavanje patrone na 400 stupnjeva gotovo je neizbježno.
Ulošci s aluminijskim čahurama
Druga alternativa legurama bakra su legure aluminija, koje se koriste u čahurama serijskih uložaka za pištolje, u eksperimentalnom razvoju pušaka i u serijskim hicima za 30-milimetarski top GAU-8A. Zamjena bakra aluminijom omogućuje vam uklanjanje ograničenja u resursnoj bazi, smanjenje troškova čahure, smanjenje težine streljiva za 25 posto i, sukladno tome, povećanje nosivosti streljiva koje se može nositi.
TsNIITOCHMASH je 1962. razvio eksperimentalne patrone kalibra 7, 62x39 mm s čahurom od legure aluminija (oznaka GA). Obloge su imale grafitni premaz protiv trenja. Kako bi se spriječila elektrokemijska korozija, čašica kapsule izrađena je od aluminijske legure.
Međutim, uporabu takvih čaura ometa njihovo jedino negativno svojstvo - spontano paljenje aluminija i njegovih legura u zraku pri zagrijavanju na 430 ° C. Toplina izgaranja aluminija je vrlo velika i iznosi 30,8 MJ / kg. Vanjska površina proizvoda podliježe spontanom izgaranju pri zagrijavanju na određenu temperaturu i povećanju propusnosti oksidnog filma za kisik u zraku ili pri zagrijavanju na nižu temperaturu u slučaju oštećenja oksidnog filma. Neplastični keramički oksidni film (debljine ~ 0,005 mikrona) uništava se kada se plastična metalna čahura deformira pod djelovanjem tlaka potisnih plinova, propusnost oksidnog filma postiže se kao rezultat zagrijavanja tijekom intenzivnog pečenja. Obloge se spontano zapale tek u zraku nakon ekstrakcije iz cijevi, gdje se održava negativna ravnoteža kisika tijekom izgaranja praha.
Stoga su aluminijska kućišta postala široko rasprostranjena samo kao dio pištoljskih uložaka kalibra 9x18 PM i 9x19 Para, čiji se intenzitet vatre i temperatura postignuta u komori ne mogu usporediti s ovim pokazateljima mitraljeza, automatskih pušaka i mitraljeza.
Aluminij je također korišten u eksperimentalnom ulošku 6x45 SAW Long, čija je čahura opremljena elastičnim silikonskim omotačem koji zateže pukotine u metalnom i oksidnom filmu. Međutim, ova odluka dovela je do povećanja linearnih dimenzija patrone, pripadajućih dimenzija prijemnika i, shodno tome, težine oružja.
Drugo rješenje, ali uvedeno u uporabu, je topničko oružje 30x173 GAU s rukavom od legure aluminija. To je postalo moguće zahvaljujući upotrebi posebnog niskomolekularnog "hladnog" naboja goriva. Termokemijski potencijal praha izravno je proporcionalan temperaturi izgaranja i obrnuto proporcionalan molekulskoj masi produkata izgaranja. Klasična nitrocelulozna i piroksilinska goriva imaju molekulsku masu 25 i temperaturu izgaranja 3000-3500 K, a molekulska masa novog pogonskog sredstva bila je 17 pri temperaturi izgaranja 2000-2400 K pri istom impulsu.
Obećavajući rukav od sinteriranog metala
Pozitivno iskustvo korištenja topničkih hitaca s aluminijskim čahurama omogućuje razmatranje ovog metala kao konstrukcijskog materijala za čahure s lakim oružjem (čak i bez posebnog sastava pogonskog goriva). Kako bi se potvrdila ispravnost navedenog izbora, preporučljivo je usporediti karakteristike obloga od mesinga i aluminijske legure.
Mesing L68 sadrži 68 posto bakra i 32 posto cinka. Njegova gustoća je 8,5 g / cm3, tvrdoća - 150 MPa, vlačna čvrstoća pri 20 ° C - 400 MPa, vlačno rastezanje - 50 posto, koeficijent trenja klizanja na čeliku - 0,18, talište - 938 ° C, temperaturna zona krhkosti - od 300 do 700 ° C.
Kao zamjena za mjed, predlaže se upotreba aluminija legiranog magnezijem, niklom i drugim kemijskim elementima u volumenskom udjelu od najviše 3% kako bi se povećala elastična, toplinska i svojstva lijevanja bez utjecaja na otpornost legure prema korozije i pucanja pod opterećenjem. Čvrstoća legure postiže se pojačanjem dispergiranim vlaknima aluminij -oksida (promjer ~ 1 μm) u volumnom udjelu od 20%. Zaštita od površinskog samozapaljenja osigurava se zamjenom krhkog oksidnog filma plastičnom prevlakom od bakra / mjedi (debljine ~ 5 μm) nanesenom elektrolizom.
Rezultirajući kompozit od kermeta pripada klasi kermeta i oblikovan je u konačni proizvod brizganjem kako bi se armirajuća vlakna orijentirala duž osi obloge. Anizotropija svojstava čvrstoće omogućuje očuvanje usklađenosti kompozitnog materijala u radijalnom smjeru kako bi se osigurao čvrst kontakt stijenki čahure s površinom komore pod djelovanjem tlaka praškastih plinova kako bi se potonji zatvorili.
Svojstva košuljice protiv trenja i zalijepljenja osiguravaju se nanošenjem poliimid-grafitne prevlake (debljine ~ 10 mikrona) na njezinu vanjsku površinu s jednakim volumenskim udjelima veziva i punila koja mogu izdržati kontaktno opterećenje od 1 GPa i radnu temperaturu od 400 ° C, koristi se kao premaz za klipove motora s unutarnjim izgaranjem.
Gustoća kermeta je 3,2 g / cm3, vlačna čvrstoća u aksijalnom smjeru: pri 20 ° C - 1250 MPa, pri 400 ° C - 410 MPa, vlačna čvrstoća u radijalnom smjeru: pri 20 ° C - 210 MPa, pri 400 ° C - 70 MPa, vlačno rastezanje u aksijalnom smjeru: pri 20 ° C - 1,5%, pri 400 ° C - 3%, vlačno rastezanje u radijalnom smjeru: pri 20 ° C - 25%, pri 400 ° C - 60 %, talište - 1100 ° C.
Koeficijent trenja klizanja premaza protiv trenja na čeliku je 0,05 pri kontaktnom opterećenju od 30 MPa i više.
Tehnološki postupak za izradu kermetnih rukava sastoji se od manje operacija (miješanje metala s vlaknima, lijevanje rukavca, vruće izrezivanje oboda i provrta, mesinganje, nanošenje premaza protiv trenja) u usporedbi s brojem operacija u tehnološki proces izrade mesinganih rukavaca (lijevanje gredica, hladno izvlačenje u šest prolaza, hladno izrezivanje oboda i vrata).
Težina mjedene čahure patrone 5, 56x45 mm je 5 grama, težina čaure od kermeta 2 grama. Cijena jednog grama bakra je 0,7 američkih centi, aluminija - 0,2 američka centa, trošak dispergiranih vlakana glinice je 1,6 američkih centi, njihova težina u košuljici ne prelazi 0,4 grama.
Obećavajući metak
U vezi s usvajanjem armijskog oklopnog oklopa klase 6B45-1 i ESAPI-a, u koji nisu prodrli meci ručnog streljačkog oružja sa čeličnom jezgrom na udaljenosti od 10 metara ili više, planira se prijeći na upotrebu metaka s jezgra od sinterirane slitine od volframovog karbida (95%) i praha kobalta (5%) sa specifičnom težinom od 15 g / cc, koja ne zahtijeva ponderiranje olovom ili bizmutom.
Glavni materijal čahure metaka je tombak, koji se sastoji od 90% bakra i 10% cinka, čija je gustoća 8,8 g / cc, talište 950 ° C, vlačna čvrstoća 440 MPa, tlačna čvrstoća čvrstoća je 520 MPa, tvrdoća - 145 MPa, relativno istezanje - 3% i koeficijent trenja klizanja na čeliku - 0,44.
Zbog povećanja početne brzine metaka na 1000 i više metara u sekundi i povećanja brzine paljbe na 2000 i više metaka u minuti (AN-94 i HK G-11), tombak više ne ispunjava zahtjeve za čahuru metaka uslijed visokog trošenja termoplastičnog otvora zbog visokog koeficijenta trenja klizanja legure bakra na čeliku. S druge strane poznate su topničke granate u čijoj su izvedbi bakreni vodeći pojasevi zamijenjeni plastičnim (poliesterskim) čiji je koeficijent trenja na razini 0, 1. Međutim, radna temperatura plastike pojasevi ne prelaze 200 ° C, što je polovica maksimalne temperature cijevi malokalibarskog oružja do početka njihovog savijanja.
Stoga se kao ljuska obećavajućeg metka s potpuno metalnom jezgrom predlaže uporaba polimernog kompozita (debljine ~ 0,5 mm) koji sadrži poliimid tipa PM-69 u jednakim volumnim udjelima i koloidni grafit ukupne gustoće 1,5 g / cc, vlačna čvrstoća 90 MPa, tlačna čvrstoća 230 MPa, tvrdoća 330 MPa, kontaktno opterećenje 350 MPa, maksimalna radna temperatura 400 ° C i koeficijent trenja klizanja na čeliku 0,05.
Ljuska nastaje miješanjem čestica poliimidnog oligomera i grafita, istiskivanjem smjese u kalup s ugrađenim dijelom - jezgrom metka, te temperaturnom polimerizacijom smjese. Prianjanje ljuske i jezgre metka osigurano je prodorom poliimida u poroznu površinu jezgre pod utjecajem tlaka i temperature.
Obećavajući teleskopski uložak
Trenutno se najprogresivniji oblik uloška za malokalibarsko oružje smatra teleskopskim s postavljanjem metka unutar provjeravača prešanog pogonskog goriva. Korištenje gustog čekera umjesto klasičnog punjenja zrna s manjom zapreminskom masom omogućuje smanjenje duljine patrone i pripadajućih dimenzija prijemnika oružja do jedan i pol puta.
Zbog dizajna mehanizma za ponovno punjenje (odvojiva komora cijevi) modela malokalibarskog oružja (G11 i LSAT) pomoću teleskopskih uložaka, njihovi metci su uvučeni u dame potisnih plinova ispod rubova čahure. Otvoreni kraj punjenja sekundarnog pogonskog sredstva od prljavštine i vlage štiti plastičnu kapicu, koja istodobno djeluje kao prednji zatvarač pri pucanju (blokirajući spoj između odvojive komore i cijevi nakon proboja metka). Kao što je pokazala praksa vojnog djelovanja teleskopskih uložaka DM11, takav način sastavljanja uloška, koji ne osigurava naglasak metka u ulazu cijevi u metak, dovodi do izobličenja metka pri ispaljivanju i, sukladno tome, gubitak točnosti.
Kako bi se osigurao određeni slijed rada teleskopskog uloška, njegovo punjenje je podijeljeno na dva dijela - primarno punjenje relativno niske gustoće (s većom brzinom gorenja), smješteno izravno između čahure i dna metka, i Naboj od utorka relativno veće gustoće (s manjom brzinom gorenja), lociran koncentrično oko metka. Nakon što se temeljni premaz probije, prvo se aktivira primarno punjenje, gurajući metak u otvor i stvarajući potisni pritisak za sekundarni naboj, koji pomiče metak u provrtu.
Da bi se kontrola sekundarnog naboja zadržala unutar uloška, rubovi otvorenog kraja čahure djelomično su namotani. Zadržavanje metka u ulošku provodi se pritiskom na njega u blok sekundarnog punjenja. Postavljanjem metka po cijeloj njegovoj duljini u dimenzije čahure smanjuje se duljina patrone, ali se istovremeno stvara prazan volumen čahure oko ogivalnog dijela metka, što dovodi do povećanja promjera uložak.
Kako bi se uklonili ti nedostaci, predlaže se novi raspored teleskopskog uloška, namijenjen za upotrebu u malokalibarskom naoružanju s klasičnom integralnom komorom cijevi s bilo kojom vrstom mehanizma za ponovno punjenje (ručni, plinski motor, pomična cijev, polu-slobodna zatvarač itd.).) i način pucanja (s prednjim ili stražnjim stražnjicom).
Predloženi uložak opremljen je metkom koji pruža svoj ogivalni dio izvan čahure i zbog toga se naslanja na ulaz metka u cijev. Umjesto plastične kapice, otvoreni kraj pogonskog goriva zaštićen je lakom otpornim na vlagu koji izgori prilikom ispaljivanja. Nešto povećanje duljine predloženog uloška u usporedbi s poznatim teleskopskim ulošcima kompenzira se smanjenjem njegovog promjera zbog uklanjanja nepopunjenih volumena unutar čahure.
Općenito, predloženi teleskopski uložak povećat će broj uložaka u nosivom streljivu pješaka za četvrtinu, kao i smanjiti potrošnju materijala, intenzitet rada i troškove proizvodnje čahura.
