Trenutno so vodilne svetovne vojske začele izvajati programe za razvoj novih vrst osebnega orožja (Ratnik v Rusiji in NGSAR v ZDA). Kot kažejo več kot stoletne izkušnje pri razvoju enotnih nabojev, nato pa vmesnih in nizko-impulznih kartuš, je najbolj obetavna rešitev napreden razvoj novih vrst streliva.
Po rezultatih druge svetovne vojne je bilo sklenjeno, da je treba izboljšati zasnovo najbolj potrošne vrste streliva (naboji za avtomatsko osebno orožje) in razširiti bazo virov za njihovo proizvodnjo.
Vložki s kovinskimi pušami
Nasičenost pehotnih enot z avtomatskim orožjem v obrambni industriji je povzročila pomanjkanje bakra, ki se tradicionalno uporablja v medenini za vložke (uporablja se za izdelavo nabojev) in tompaku (za izdelavo čahurov).
Najučinkovitejša rešitev problema pomanjkanja virov je bila uporaba blagega jekla, obojestransko prevlečenega z bakrom za zaščito pred korozijo, ali neprevlečenega, ki se v vojnem času uporablja za proizvodnjo tako imenovanih nadomestnih oblog. V povojnem obdobju se je obvladala tehnologija premazovanja jeklenih tulcev s posebnim lakom, ki jih je ščitil pred vlago in zmanjšal trenje v komori (do določene temperaturne meje).
Kljub podobnim tehničnim lastnostim blagega jekla in bakrovih zlitin imajo slednje prednosti v duktilnosti in odpornosti proti koroziji. Lakirani premaz jeklenih rokavov ima nizko odpornost proti obrabi in se ob ponovnem polnjenju ob stiku s kovinskimi deli orožja ponavadi poškoduje in prenese na elemente avtomatizacije, kar jih onemogoči. Če po končanem žganju iz cevi odstranite neuporabljene naboje, se na njihovih ohišjih zaradi izgorelosti ob stiku z ogreto površino komore odstrani lak, nato pa pospešeno oksidirajo in kartuše postanejo neprimerne za nadaljnjo uporabo.
Povečana poraba nabojev s strani avtomobilskega orožja pehote je bila podlaga za povečanje nosilnega streliva z zmanjšanjem teže nabojev. Do začetka sedemdesetih let je bila glavna smer zmanjševanja teže nosljivega streliva prehod najprej na vmesne, nato pa na nizko-impulzne naboje, zaradi želje po povečanju natančnosti samodejnega streljanja iz nerodnih položajev. Po sprejetju jurišne puške AK-74 in avtomatske puške M-16 je bila ta rezerva za zmanjšanje teže nosljivega streliva izčrpana-poskus uporabe lažjih pometanih krogel je pokazal njihovo povečano odnašanje vetra.
Trenutno se kot udarni elementi v glavnem uporabljajo krogle z jeklenim jedrom, svinčenim plaščem in plaščem tompak. Da bi povečala prodor oklepa, je ameriška vojska prešla na uporabo popolnoma kovinskih krogel kartuš M80A1 EPR in M855A1 brez svinčenega plašča, sestavljenega iz školjke tombak in jedra z jekleno glavo in bizmutovim repom.
Kartuše brez ohišja
V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so v ZSSR in državah Nata poskušali radikalno rešiti težave velike porabe materiala klasičnih nabojev s prehodom na strelivo brez ohišja. Največji napredek v tej smeri je doseglo nemško podjetje Heckler und Koch, ki je ustvarilo avtomatsko puško HK G11, ki je uporabljala kartuše DM11 brez ohišja, ki jih je razvil Dynamit Nobel.
Vendar je vojaško delovanje serije 1000 pušk HK G11 v mejni službi FRG pokazalo njihovo nevarnost za vojaško osebje zaradi rednega spontanega izgorevanja nabojev brez ohišja v komori, kljub temu, da je strukturno ločeno od cevi puške. Posledično je bilo nemškim mejnim stražarjem najprej prepovedano uporabljati samodejni način streljanja, nato pa je bil HK G11 v celoti odstranjen iz uporabe zaradi nesmiselnosti njegove uporabe kot zgolj samonosilnega orožja v prisotnosti preveč zapletene avtomatizacije (" kukavičasta ura ").
Kartuše s plastičnimi pušami
Naslednji poskus zmanjšanja porabe materiala streliva za osebno orožje in povečanja nosilnega streliva je v 2000 -ih letih v ZDA izvedel AAI (zdaj Textron Systems, proizvodni oddelek družbe Textron Corporation) v okviru tehnologije LSAT (Lightweight Small Arms Technologies).), ki je pripeljal do nastanka lahke mitraljeze in avtomatskega karabina, zasnovanega za kombinirano strelivo z naboji z medeninastim tulcem, plastično pušo in ohišjem, izdelano v teleskopski obliki.
Kartuše brez ohišja so bile, kot je bilo pričakovano, kljub svoji snemljivi zasnovi opažene zaradi spontanega izgorevanja v sodu, zato je bila v programu LSAT izbrana kartuša s plastičnim tulcem. Vendar pa je želja po znižanju stroškov streliva privedla do napačne izbire vrste plastike: kot tak je bil uporabljen poliamid, ki ima vse potrebne lastnosti, razen ene, a najpomembnejše - njegova najvišja delovna temperatura ne presega 250 stopinj Celzija.
V petdesetih letih prejšnjega stoletja je bilo na podlagi rezultatov terenskih testov ugotovljeno, da se cev mitraljeza DP v pogojih neprekinjenega streljanja v rafalih z odmori za menjavo zalog segreje do naslednjih vrednosti:
150 posnetkov - 210 ° C
200 posnetkov - 360 ° C
300 posnetkov - 440 ° C
400 posnetkov - 520 ° C
Z drugimi besedami, v pogojih intenzivnega boja, po porabi prvih dvesto nabojev nabojev, cev lahke mitraljeze zagotovo doseže tališče poliamida.
V zvezi s to okoliščino je bil program LSAT leta 2016 zaprt in na njegovi podlagi je bil uveden program CTSAS (Cased Telescoped Small Arms Systems) z namenom razvoja teleskopskih nabojev na novi materialni osnovi. Glede na intervju z vodjo programa ameriške vojske Corey Phillips, ki je bil dan za thefirearmblog.com marca 2017, je bil za toplotno odporen inženirski polimer doslej, poliimid, izbran za material iz plastičnih tulcev z največjo delovno temperaturo 400 ° C.
Poliimid kot material vložka ima še eno dragoceno lastnost - pri segrevanju nad določeno stopnjo se oglene, ne da bi se stopil s sproščanjem hlapnih snovi, ki ne onesnažujejo komore cevi, medtem ko zoglenela površina vložka služi kot odličen material proti trenju, ko ga odstranimo po strelu. Za trdnost obloge je podložena kovinska prirobnica.
Temperatura 400 stopinj je dovoljena meja za segrevanje cevi malega orožja, nakar se ti deformirajo, saj je temperatura tehnološkega kaljenja sodov od 415 do 430 stopinj. Natezna trdnost poliimida pri temperaturah 300 stopinj ali več pade na 30 MPa, kar ustreza tlaku v komori 300 atmosfer, tj. za red velikosti manjši od najvišje ravni tlaka praškastih plinov v sodobnih modelih osebnega orožja. Ko poskušamo odstraniti izrabljeno naboje iz komore klasične izvedbe, se bo kovinska prirobnica odtrgala z nabijačem, ki bo iz cevi izbil ostanke naboja.
Ogrevanje naboja v komori klasične izvedbe je mogoče do določene mere nadzorovati z streljanjem iz odprtega vijaka (strojnice), v primeru intenzivnega streljanja in streljanja iz zaprtega vijaka (strojnice in avtomatske puške), segrevanje kartuše nad 400 stopinj je skoraj neizogibno.
Kartuše z aluminijastimi pušami
Druga alternativa bakrovim zlitinam so aluminijeve zlitine, ki se uporabljajo v ohišjih serijskih nabojev za pištole, pri poskusnem razvoju pušk in pri serijskih strelih za 30-milimetrski avtomatski top GAU-8A. Zamenjava bakra z aluminijem vam omogoča, da odstranite omejitev glede virov, znižate stroške naboja, zmanjšate težo streliva za 25 odstotkov in s tem povečate obremenitev nosljivega streliva.
Leta 1962 je TsNIITOCHMASH razvil poskusne naboje kalibra 7, 62x39 mm s tulcem iz aluminijeve zlitine (oznaka GA). Obloge so imele proti trenju grafitno prevleko. Da bi preprečili elektrokemijsko korozijo, je bila skodelica kapsule izdelana iz aluminijeve zlitine.
Vendar pa uporabo takšnih tulcev ovira njihova edina negativna lastnost - spontani vžig aluminija in njegovih zlitin v zraku pri segrevanju na 430 ° C. Toplota zgorevanja aluminija je zelo visoka in znaša 30,8 MJ / kg. Zunanja površina izdelkov je izpostavljena spontanemu izgorevanju, ko se segreje na določeno temperaturo in poveča prepustnost oksidnega filma za kisik v zraku ali pa se segreje na nižjo temperaturo v primeru poškodbe oksidnega filma. Neplastična keramična oksidna folija (debeline ~ 0,005 mikronov) se uniči, ko se plastična kovinska obloga deformira pod pritiskom tlačnih goriv, prepustnost oksidne folije se doseže zaradi segrevanja med intenzivnim žganjem. Obloge se spontano vnamejo le v zraku po ekstrakciji iz cevi, kjer se med zgorevanjem prahu ohrani negativna kisikova bilanca.
Zato so se aluminijasta ohišja razširila le kot del pištolnih nabojev kalibrov 9x18 PM in 9x19 Para, katerih intenzivnosti ognja in temperature, dosežene v komori, ni mogoče primerjati s temi kazalniki mitraljezov, avtomatskih pušk in mitraljezov.
Aluminij je bil uporabljen tudi v poskusni dolgi kartuši 6x45 SAW, katere puša je bila opremljena z elastično silikonsko podlogo, ki zategne razpoke v kovinski in oksidni foliji. Vendar je ta odločitev privedla do povečanja linearnih dimenzij kartuše, s tem povezanih dimenzij sprejemnika in s tem tudi teže orožja.
Druga rešitev, ki pa je bila v uporabi, je okrogla artilerija 30x173 GAU s tulcem iz aluminijeve zlitine. To je postalo mogoče zaradi uporabe posebnega nizkomolekularnega "hladnega" naboja goriva. Termokemijski potencial prahu je neposredno sorazmeren z temperaturo zgorevanja in obratno sorazmeren z molekulsko maso produktov zgorevanja. Klasična nitrocelulozna in piroksilinska goriva imajo molekulsko maso 25 in temperaturo zgorevanja 3000-3500 K, molekulska masa novega pogonskega sredstva pa 17 pri temperaturi zgorevanja 2000-2400 K pri istem impulzu.
Obetaven sintrani kovinski tulec
Pozitivne izkušnje z uporabo topniških strelov z aluminijastim tulcem omogočajo, da se ta kovina obravnava kot konstrukcijski material za naboje za strelno orožje (tudi brez posebne sestave goriva). Za potrditev pravilnosti izbrane izbire je priporočljivo primerjati značilnosti oblog iz medenine in aluminijeve zlitine.
Medenina L68 vsebuje 68 odstotkov bakra in 32 odstotkov cinka. Njegova gostota je 8,5 g / cm3, trdota - 150 MPa, natezna trdnost pri 20 ° C - 400 MPa, natezni raztezek - 50 odstotkov, koeficient trenja drsenja na jeklu - 0,18, tališče - 938 ° C, temperaturno območje krhkosti - od 300 do 700 ° C.
Kot nadomestilo za medenino se predlaga uporaba aluminija, legiranega z magnezijem, nikljem in drugimi kemičnimi elementi v volumenskem deležu največ 3%, da se povečajo elastične, toplotne in lastnosti ulitka, ne da bi to vplivalo na odpornost zlitine proti korozijo in razpoke pod obremenitvijo. Trdnost zlitine se doseže z ojačitvijo z vlakni razpršenega aluminijevega oksida (premer ~ 1 μm) v prostorninskem deležu 20%. Zaščita pred samovžigom površine je zagotovljena z zamenjavo krhkega oksidnega filma s plastično prevleko iz bakra / medenine (debeline ~ 5 μm), ki se nanese z elektrolizo.
Nastali keramični kompozit spada v razred kermeta in se z brizganjem oblikuje v končni izdelek, da se ojačitvena vlakna usmerijo vzdolž osi obloge. Anizotropija trdnostnih lastnosti omogoča ohranitev skladnosti kompozitnega materiala v radialni smeri, da se zagotovi tesen stik sten tulca s površino komore pod pritiskom tlaka praškastih plinov, da se slednje zamegli.
Lastnosti obloge proti trenju in preprečevanju zaseganja so zagotovljene z nanosom poliimid-grafitne prevleke (debeline ~ 10 mikronov) na njeno zunanjo površino z enakimi prostorninskimi deleži veziva in polnila, ki prenesejo kontaktno obremenitev 1 GPa in delovno temperaturo 400 ° C, ki se uporablja kot premaz za bate motorjev z notranjim zgorevanjem.
Gostota kermeta je 3,2 g / cm3, natezna trdnost v aksialni smeri: pri 20 ° C - 1250 MPa, pri 400 ° C - 410 MPa, natezna trdnost v radialni smeri: pri 20 ° C - 210 MPa, pri 400 ° C - 70 MPa, natezni raztezek v aksialni smeri: pri 20 ° C - 1,5%, pri 400 ° C - 3%, natezni raztezek v radialni smeri: pri 20 ° C - 25%, pri 400 ° C - 60 %, tališče - 1100 ° C.
Koeficient drsenja trenja premaza proti trenju na jeklu je 0,05 pri kontaktni obremenitvi 30 MPa in več.
Tehnološki postopek za izdelavo kovinskih rokavov je sestavljen iz manj operacij (mešanje kovin z vlakni, vlivanje rokavov, vroče rezanje obroča in izvrtine, medeninasta prevleka, nanos premaza proti trenju) v primerjavi s številom operacij v tehnološki postopek izdelave medeninastih tulcev (ulivanje gredic, hladno vlečenje v šestih prehodih, hladno rezanje roba in vratu).
Teža medeninastega tulca vložka 5, 56x45 mm je 5 gramov, teža kovinskega obroča je 2 grama. Cena enega grama bakra je 0,7 ameriških centov, aluminija - 0,2 ameriškega centa, stroški razpršenih aluminijevih vlaken 1,6 ameriških centov, njihova teža v podlogi ne presega 0,4 grama.
Obetavna krogla
V zvezi s sprejetjem vojaških oklepnih jopičev razreda 6B45-1 in ESAPI, ki niso prebojeni s kroglami ročnega osebnega orožja z jeklenim jedrom na razdalji 10 metrov ali več, se načrtuje prehod na uporabo krogel z jedro iz sintrane zlitine iz volframovega karbida (95%) in kobaltovih praškov (5%) s specifično težo 15 g / cc, ki ne zahteva tehtanja s svincem ali bizmutom.
Glavni material lupine krogel je tombak, sestavljen iz 90% bakra in 10% cinka, katerega gostota je 8,8 g / cc, tališče 950 ° C, natezna trdnost 440 MPa, tlačna trdnost trdnost je 520 MPa, trdota - 145 MPa, relativni raztezek - 3% in koeficient trenja drsenja na jeklu - 0,44.
Zaradi povečanja začetne hitrosti nabojev na 1000 in več metrov na sekundo ter povečanja stopnje požara na 2000 in več nabojev na minuto (AN-94 in HK G-11) tombak ne izpolnjuje več zahtev za lupino krogel zaradi visoke obrabljene izvrtine termoplastike zaradi visokega koeficienta trenja drsenja bakrove zlitine o jeklu. Po drugi strani pa so znane topniške lupine, pri zasnovi katerih so bakreni vodilni pasovi zamenjani s plastičnimi (poliestrskimi), katerih koeficient trenja je na ravni 0, 1. Vendar je delovna temperatura plastike pasovi ne presegajo 200 ° C, kar je polovica najvišje temperature cevi za osebno orožje do začetka njihovega upogibanja.
Zato se kot lupina obetavne krogle s popolnoma kovinskim jedrom predlaga uporaba polimernega kompozita (debeline ~ 0,5 mm), ki vsebuje poliimid vrste PM-69 v enakih volumnih deležih in koloidni grafit s skupno gostoto 1,5 g / cc, natezna trdnost 90 MPa, tlačna trdnost 230 MPa, trdota 330 MPa, kontaktna obremenitev 350 MPa, največja obratovalna temperatura 400 ° C in koeficient trenja drsenja na jeklu 0,05.
Lupina nastane z mešanjem delcev poliimidnega oligomera in grafita, iztiskanjem zmesi v kalup z vgrajenim delom - jedrom krogle, in temperaturno polimerizacijo mešanice. Oprijem lupine in jedra krogle je zagotovljen s prodorom poliimida v porozno površino jedra pod vplivom tlaka in temperature.
Obetavna teleskopska kartuša
Trenutno velja, da je najbolj progresivna oblika vložka za osebno orožje teleskopska z namestitvijo krogle znotraj preverjalnika stisnjenega goriva. Uporaba gostega cekerja namesto klasičnega naboja zrn z manjšo nasipno maso omogoča skrajšanje dolžine naboja in z njim povezanih dimenzij sprejemnika orožja do enega in pol krat.
Zaradi zasnove mehanizma za ponovno polnjenje (snemljiva cevna komora) modelov osebnega orožja (G11 in LSAT) z uporabo teleskopskih nabojev so njihove krogle vdrte v dajalnike pogonskih goriv pod robovi tulca. Odprti konec polnjenja sekundarnega pogonskega goriva pred umazanijo in vlago ščiti plastično kapico, ki hkrati deluje kot sprednji zamašek pri streljanju (tako da po preboju krogle blokira spoj med snemljivo komoro in cevjo). Kot je pokazala praksa vojaškega delovanja teleskopskih nabojev DM11, tak način sestavljanja naboja, ki ne zagotavlja poudarka krogle v vhodu krogle v cev, vodi do izkrivljanja krogle pri streljanju in v skladu s tem izguba natančnosti.
Da bi zagotovili določeno zaporedje delovanja teleskopske kartuše, je njen naboj pogonskega goriva razdeljen na dva dela - primarni naboj relativno nizke gostote (z višjo hitrostjo gorenja), ki se nahaja neposredno med kapsulo in dnom krogle, in Torek naboj relativno večje gostote (z nižjo hitrostjo gorenja), ki se nahaja koncentrično okoli krogle. Ko je temeljni premaz preboden, se najprej sproži primarni naboj, ki potisne kroglo v izvrtino in ustvari povečevalni tlak za sekundarni naboj, ki premakne kroglo v izvrtino.
Za preverjanje sekundarnega naboja v kartuši so robovi odprtega konca tulca delno zavihani. Zadrževanje krogle v kartuši se izvede s pritiskom na blok sekundarnega naboja. Postavitev krogle po celotni dolžini v dimenzije tulca zmanjša dolžino kartuše, hkrati pa ustvari prazen volumen tulca okoli ogivalnega dela krogle, kar vodi do povečanja premera kartušo.
Da bi odpravili te pomanjkljivosti, je predlagana nova postavitev teleskopske kartuše, namenjena uporabi v osebnem orožju s klasično integrirano cevno komoro s katero koli vrsto mehanizma za ponovno polnjenje (ročni, plinski motor, premična cev, polprosti zapornik itd.)..) in način streljanja (s sprednjo ali zadnjo palico).
Predlagana kartuša je opremljena s kroglo, ki sega svoj ovalni del izven rokava in se zaradi tega prilega vhodu krogle v cev. Namesto plastične zaporke je odprt konec pogonskega plina zaščiten z lakom, odpornim na vlago, ki pri izžigu izgori. Nekaj povečanja dolžine predlaganega vložka v primerjavi z znanimi teleskopskimi vložki se kompenzira z zmanjšanjem njegovega premera zaradi odstranitve nezapolnjenih volumnov v tulcu.
Na splošno bo predlagana teleskopska kartuša za četrtino povečala število nabojev v nosljivem strelivu pehote, pa tudi zmanjšala porabo materiala, delovno intenzivnost in proizvodne stroške nabojev.
