WikiDer > Stabpenetrator
EIN Penetrator ist ein Teil, bestehend aus einem Metallstab, einer besonderen Art Panzergranate, eine Granate, die die Rüstung von a . bedeckt gepanzertes Fahrzeug schlägt durch sein Hoch kinetische Energie oder kinetische Energie. Ein Stabpenetrator sorgt dafür, dass die kinetische Energie viel mehr Wirkung hat.
Rod Penetratoren werden in einer Art von Munition verwendet, die im englischen Slang Jar . ist Gepanzerte Piercing Flosse Stabilisierter Abwurfsabot genannt: "Panzergranate mit loser Manschette, Finger stabilisiert" oder APFSDS. Auf Deutsch heißt es a Wuchtgeschoss und auf Französisch a Flasche Flèche. Dieser Typ ist in der die fünfziger entwickelt aus dem im die Dreißiger entwickelte APDS (Rüstungsdurchdringender Sabot)-Munition. Beide Typen sind Unterkalibermunition.
Die physikalische Grundlage von Unterkalibermunition
Die Antriebskraft einer großen Kanone wird für eine kleine Granate verwendet, deren Durchmesser kleiner ist als das Kaliber der Kanone: eine Unterkalibergranate. Eine solche Granate würde jedoch nicht richtig in den Lauf passen und somit die Treibmittel nicht effektiv nutzen können. Um es durch Schließen des Laufs aufzunehmen, ist die Granate mit einem umhüllenden Leichtgewicht versehen Manschette (sabotieren).
Unterkalibermunition macht sich die Tatsache zunutze, dass die Impuls die in der Kanone die Detonation der Treibladung auf die Granate überträgt, ist einfach gleich der Masse mal die Geschwindigkeit. Die kinetische Energie, die den Zerfallsgrad bestimmt, ist jedoch gleich Masse mal Geschwindigkeit kariert: Eine höhere Geschwindigkeit verkürzt proportional die Zeit, in der der Impuls während des Aufpralls zurück auf das Ziel übertragen wird. Für einen höheren Durchschlag ist es daher grundsätzlich günstig, den Massenanteil des Impulses möglichst gering und den Geschwindigkeitsanteil möglichst hoch zu gestalten: Je leichter das Projektil, desto höher seine Geschwindigkeit bei einem gegebenen Impuls. Dies kann erreicht werden, indem die Masse der Granate reduziert wird. Bei gleichbleibendem Granatenvolumen kann eine solche Massenreduzierung nur durch die Verwendung eines leichteren Materials erreicht werden. Abgesehen von der Frage, ob ein solches Material beim Aufprall selbst – statt der Panzerung – zerbrechen würde, ist es viel effektiver, die Masse so weit wie möglich zu konzentrieren, da dann auch die kinetische Energie beim Aufprall auf die Panzerung konzentriert wird .auf kleinstmöglicher Fläche.
Von APCR zu APFSDS
Mit den allerersten Unterkaliber-Munitionstypen (auf Englisch APCR oder Armored Piercing Composite Starr Composite genannt: eine "Verbund"-Panzergranate mit einem "starren" Kern aus Wolframkarbid), die zu Beginn des Zweiter Weltkrieg verwendet wurden, wurde die Manschette am Granatkern befestigt. Dies hatte den Nachteil, dass das Geschoss nach Verlassen des Laufs schnell abgebremst wurde und zunächst überlegen Anfangsgeschwindigkeit bereits innerhalb eines Kilometers auf unter dem einer herkömmlichen Panzergranate abgebremst, die immerhin ein besseres Masse-Luft-Widerstandsverhältnis hat. APCR-Munition galt daher als „spezielle“ Munition für kurze Distanzen. Vor dem Krieg hatte das französische Unternehmen zündete fand die Lösung für dieses Problem: die abwerfbare Manschette aus verschiedenen Segmenten, die sich locker um den Granatenkern legen und nach Verlassen des Laufs aufgrund des Luftwiderstands sofort abschlagen. Die Briten entwickelten diese Idee zu ihrer APDS-Munition, die 1943 in Produktion ging.
Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde relativ teure APDS-Munition langsam in die verschiedenen Armeen des Westens eingeführt; Sie setzen viel Vertrauen in die Hohlladungsgranate, das mit einem Sprengstoff die Panzerung durchbricht und somit im Gegensatz zu Panzergranaten nicht von seiner Geschwindigkeit abhängig ist und im Prinzip unabhängig von der Entfernung gleich wirksam bleibt. Dieser Typ erforderte jedoch teure Entfernungsmesser, da das Ziel trotz der geringen Geschwindigkeit der schweren Granate getroffen werden musste. In dem Sovietunion man kam zu dem Schluss, dass es daher billiger sei, die Panzergranate weiterzuentwickeln, indem man das Prinzip der Unterkalibermunition wesentlich konsequenter anwendet.
Grundlagen der Penetrator-Technologie
Der Granatenkern der APDS-Munition hatte noch die Form einer herkömmlichen Panzergranate: Sie ähnelte einer Gewehrkugel und hatte typischerweise auch eine kleine Sprengladung, um die Wirkung nach dem Einschlag der Panzerung zu erhöhen. Diese Form war jedoch alles andere als optimal für eine gute Aufteilung. Das Durchschlagen, die endgültige Ballistik einer Panzergranate, wird von vielen Faktoren bestimmt, von denen noch nicht alle bekannt sind. Sogar eine vereinfachte Formel, die in Experimenten verwendet wird, zählt Hunderte von Variablen. Einer der grundlegenden Faktoren in diesem sehr komplexen Ganzen ist das Verhältnis von Länge zu Durchmesser. Die APDS-Granate basierte bereits auf dem Prinzip der Konzentration der Masse, um die Durchschlagskraft zu erhöhen. Diese Konzentration kann erheblich gesteigert werden, indem dem Penetrator, dem durchstechenden Teil, eine länglichere als eine längliche Form gegeben wird. Zylinder: ein Stab.
Heute ist diese Rute (de langer Stab) etwa zwanzigmal so lang wie sein Durchmesser: seine Länge beträgt etwa siebzig Zentimeter. Das Längen-Durchmesser-Verhältnis noch extremer zu machen, würde mehrere Probleme aufwerfen. Eine davon betrifft die Richtungsstabilität: Im Flug ist das Geschoss gewissermaßen immer gleichzeitig Hoppla und stampfen so dass Präzession tritt ein. Dies liegt daran, dass die normale Methode zum Stabilisieren einer Granate: ein schnelles Drehung um die Längsachse ergibt a gyroskopisch Wirkung, funktioniert nicht gut mit einem Penetrator, da aufgrund des kleinen relativen Durchmessers die Drehimpuls Ist zu schwach. Aus diesem Grund wird der Penetrator oft nicht aus einer Kanone mit einem traditionellen gezogenen Lauf geschossen, einem Lauf, der mit zeichnen und Felder, d.h. spiralförmige Rillen im Inneren, die bewirken, dass die Treibgase dem Geschoss eine Drehbewegung verleihen. Wird die Munition mit einem traditionellen gezogenen Lauf abgefeuert, ist dieser mit einem rutschenden Führungsband versehen, damit die Rotation durch die Züge und Felder weitgehend aufgehoben wird. Stattdessen hat das Projektil auf der Rückseite Stabilisierungsflossen – daher die Bezeichnung flossenstabilisiert — und wird aus einer Glattrohrkanone abgefeuert, die bei einem bestimmten Gasdruck leichter sein kann. Die Flossen sind leicht zur Bewegungsrichtung abgewinkelt, so dass eine „langsame Rotation“ entsteht, die der Ballistik zugute kommt, aber die Wirksamkeit des Projektils nicht beeinträchtigt. Rund um die aerodynamisch Um das Design zu verbessern, ist der eigentliche Penetrator in einen Metallmantel verpackt, der nicht nur hinten, sondern auch vorne einen aufgeschraubten konischen Hohlwindschutz trägt. Es wird oft fälschlicherweise angenommen, dass seine Spitze für einen verbesserten Durchschlag bestimmt ist. Dadurch entsteht ein pfeilförmiges Projektil, das mit hoher Geschwindigkeit abgefeuert werden kann – normalerweise fünfmal so viel Schallgeschwindigkeit, 1450-1800 m/s — wird abgefeuert. Diese Geschwindigkeit ist übrigens nicht viel höher als bei APDS-Munition: Es wurde daher nicht entschieden, den Penetrator extrem leicht zu machen; einer der Gründe ist wiederum, dass dadurch auch das Längen-Durchmesser-Verhältnis zu extrem würde.
Die längliche Form hat auch den Effekt, dass die relative Luftwiderstand niedrig ist, so dass diese hohe Geschwindigkeit lange aufrechterhalten wird. Dies fördert die Genauigkeit und den Ausfall über große Entfernungen. Unter idealen Bedingungen ist die Streuung des Schusses gering. Aufgrund der gleichen Form ist das Projektil jedoch empfindlich gegenüber Seitenwind. Ein moderner ballistischer Computer kann dies kompensieren, aber Windböen werfen das Projektil erheblich aus der Bahn. Sie erhöhen auch die Chance, dass das Projektil durchfällt Trägheitsmoment. Vor allem bei Munition der ersten Generation aus der Sowjetunion war es eher die Regel als die Ausnahme, dass bei schlechtem Wetter die Granate nach 1500 Metern umkippte, was die Chance auf einen Treffer gleich null macht.
Der eigentliche Penetrator ist etwas tropfenförmig. Vorne hat die Spitze die abgerundete Form eines a elliptisches Paraboloid und das hintere Ende ist etwas schmaler, was es Schwerpunkt nach vorne bewegt, was die Richtungsstabilität etwas erhöht. Die Paraboloidform wurde gewählt, weil sie optimal für den in der Anfangsphase stattfindenden Zerfall nach den Gesetzen der Hydrodynamik. Am Aufprallpunkt wird die kinetische Energie in Wärme umgewandelt und sowohl der Penetrator als auch die Panzerung schmelzen. Beide Substanzen verhalten sich wie Flüssigkeiten wobei die Masse des Penetrators eine gleiche Masse der Panzerung ersetzt. Sofern die Schmelze etabliert ist, hat eine höhere Aufprallgeschwindigkeit keinen Einfluss darauf, was ein weiterer Grund war, der Anfangsgeschwindigkeit keinen Vorrang zu geben. Dieser Umstand setzt auch eine Obergrenze für den Durchschlag, der durch die Penetratorlänge bestimmt wird. Die ersten Penetratoren waren von (manchmal gesintert) Stahl; ein solcher Penetrator konnte im Prinzip nie weiter als seine eigene Länge, die damals mehr als einen halben Meter betrug, in Panzerstahl eindringen. All dies bedeutete, dass die Penetrator-Technologie kein sofortiger Sprung nach vorne war. Im Zweiten Weltkrieg erreichten konventionelle Panzergranaten eine Schlagkraft, die das Eineinhalbfache ihres Kalibers betrug; die APDS-Munition brachte das auf das 3,5-fache des Geschützkalibers; das APDSFS bei fünf Gelegenheiten. Den Penetrator deutlich länger zu machen kam nicht in Frage: Neben den oben genannten Stabilitätsproblemen hatte dies den Nachteil, dass die Bruchgefahr beim Aufprall stark anstieg und die Munition nicht zu lang werden durfte, um handhabbar zu bleiben.
Um diese Einschränkung zu durchbrechen, kann der Stab aus einem Metall mit einem höheren bestimmtes Gewicht als Eisen. In der Praxis dafür Legierungen benutzt von abgereichertes Uran oder Wolfram, die beide ein spezifisches Gewicht von etwas über neunzehn haben. Wolfram ist ziemlich spröde und wird daher härter gemacht von was Nickel; mit Uran, die Härte erhöht durch Hinzufügen Zink. Da beide Stoffe schwer zu bearbeiten sind, wird die Paraboloidform nur angenähert, indem die Spitze aus einer Anzahl von sich nach vorne verjüngenden Zylindern besteht. Da die Masse dieser Legierungen mehr als das 2,5-fache der von Stahl beträgt, könnte man erwarten, dass auch die Penetration proportional zunimmt. Tatsächlich ist der Effekt viel geringer. Dies liegt daran, dass bei diesen harten Materialien der Abbau in viel geringerem Maße hydrodynamisch erfolgt und der Eindringkörper durch einfache Reibung die die äußere Schicht abnutzt. Dies bedeutet, dass das Verhältnis Durchmesser - Stahlblechdicke ein weiterer grundlegender Faktor ist, ein weiterer Grund, die Stange nicht zu dünn zu machen. Die ersten Typen, die Uran oder Wolfram verwendeten, hatten nur einen Schwermetallschwanz: Die Spitze blieb aus Stahl. Die letzte Generation, die komplett aus Wolfram oder Uran besteht, erzeugt eine Zerlegung von etwa dem Achtfachen des Geschützkalibers oder etwa einem Meter Panzerstahl.
Uran und Wolfram haben beide ihre Vor- und Nachteile. Wolfram ist etwas teurer, erfordert aber keinen Strahlenschutz und stellt kein Umweltproblem dar: Obwohl es keine ernsthaften Daten zu negativen Auswirkungen gibt, hat die Uranverschmutzung um ein betroffenes Ziel herum viele Proteste ausgelöst. Für eine gegebene Form ist ein Wolframpenetrator etwas weniger effektiv. Das liegt daran, dass er dazu neigt, Pilze: Die Spitze verbreitert sich wie ein Pilz durch den Widerstand der Panzerung nach dem Aufprall, was den Fortschritt verlangsamt. Uran zeigt dieses Phänomen aufgrund seiner Überlegenheit in dieser Hinsicht viel weniger adiabat Eigenschaften, die es den äußeren Schichten ermöglichen, sanfter entlang der inneren Schichten zu gleiten, so dass die Spitze "selbstschärfend" scharf bleibt. Dieser Unterschied zwischen den beiden Metallen nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit ab.
Im Vergleich zu echten Panzerplatten haben Panzergranaten oft eine bessere Durchschlagskraft, als man von Messungen mit einem quasi-unendlichen Panzerblock erwarten könnte. Dies liegt daran, dass eine Panzerplatte, wenn sich ihre Panzerschale nach hinten nähert, oft plötzlich vollständig zusammenbricht und platzt; ein großes Stück kann auch gleich ausgeschlagen werden. Dieser Effekt ist bei Granaten mit größerem Durchmesser stärker, die die Platte stärker dehnen. Dies ist ein weiterer Grund, den Penetrator nicht zu eng zu machen. In Experimenten stellte sich auch heraus, dass das gleiche Phänomen einen unerwarteten positiven Effekt hatte: Normale Panzergranaten sind ziemlich empfindlich gegenüber Abprallern durch eine geneigte Panzerplatte; Penetratoren werden aufgrund ihrer länglichen Form nicht so leicht abgelenkt und schlagen sogar, am stärksten bei einer Neigung von 60° aus der vertikalen Ebene, leichter auf die Platte. Dies wird dadurch verursacht, dass sich die Spitze beim Aufprall auf eine schräge Platte nach oben biegt und so einen größeren Durchmesser simuliert. Außerdem neigt die Rückseite des Penetrators nach dem Aufprall dazu, sich nach oben zu drehen, so dass der Stab gerader auf der Platte sitzt und den erforderlichen Durchschlagskanal verkürzt. Erst bei einem Winkel von mehr als 75° bricht oder abprallen auf.
Die Wirkung einer Panzergranate ist oft enttäuschend, was früher der Grund war, eine kleine Sprengladung hinzuzufügen. Der Penetrator hat keine solche Ladung mehr und ist so effizient bei der Panne, dass er mit einem leicht gepanzerten Fahrzeug manchmal schön ein Loch in die Panzerung schlägt, um das Fahrzeug durch ein ebenso schönes Loch auf der anderen Seite zu verlassen, ohne viel Schaden dazwischen zu nehmen. getan haben. Bei einer dickeren Panzerung wird das Innere jedoch mit glühenden Tropfen Panzerstahl und ebenso heißen Penetratorstücken besprüht, die zwischen den Wänden hin und her hüpfen, bis sie ihre Geschwindigkeit verlieren. Uran hat die Fähigkeit, Feuer zu fangen. All dies kann die Besatzung oder wichtige Ausrüstung deaktivieren; manchmal wird der Brennstoff gezündet, obwohl das heutzutage durch die Verwendung von Diesel ist schwer zu erreichen. Das größte Risiko ist die Munition. Ein direkter Treffer im Munitionslager kann fast augenblicklich verheerende Folgen haben Massenexplosion Ursache, stark genug, um den Turm eines schweren Kampfpanzers zu sprengen und Dutzende von Metern zu schleudern; selbst wenn es keine gibt, ist ein Munitionsfeuer sehr schwer einzudämmen, da die Treibladungen ihre eigenen haben Sauerstoff enthalten. Als Faustregel wird angenommen, dass nach einer Penetration durch einen Penetrator in 70 % der Fälle ein Tank ausgeschlagen wird. Einige spätere Versionen haben eine kleine Menge Brandasche, selbstentzündliches Material, in der Rückseite des Projektils, dessen feurige Spur der einer fliegenden Rakete ähnelt. Leuchtspurmunition (Tracer).
Der Penetrator kann von einem Panzer oder einem gepanzerten Auto abgefeuert werden, aber auch von einem Hubschrauber oder einem Flugzeug. Der Antrieb kann mit einer normalen Kanonenladung, aber auch mit Raketenantrieb erfolgen.