Артиллерия

Продолжение темы 'Metal Storm и оружейные концепции времен черного пороха'

Donkey 27-08-2006 23:30

Концепция Metal Storm
click for enlarge 400 X 320  29.8 Kb picture
интересна тем, что имеет 3 важнейших достоинства:
1.Боерипасы в блоке Metal Storm расположены в трех измерениях, т.е. наиболее компактным образом (для сравнения: большинство магазинов или одномерные - коробчатые, или двухмерные - коробка с лентой)
2. Простота устройства
3. Metal Storm не имеет подвижных деталей и, поэтому, практически неограниченную скорострельность или позволяет производить очереди регулируемой длины, создавая нужную плотность огня, подходящую для любой задачи.

Однако недостатки перекрывают его достоинства. Это в первую очередь исключительная трудность получения более или менее приличных баллистических характеристик. Увеличение начальной скорости упирается в проблему размещения заряда, резкого возрастания массы стволов и, из-за повышения давления, в прочность боеприпасов и зарядов.
Второй недостаток связан с трудностью перезаряжания блока стволов в полевых условиях. Проблему можно решить, но при этом масса и сложность оружия недопустимо возрастет, а надежность, соответственно, уменьшится.
Первый недостаток преодолеть очень сложно, а второй можно нейтрализовать, сделав одноразовый блок стволов возможно легче и дешевле (пластмассовым). Однако на получение высокой начальной скорости тогда рассчитывать не придется.
Как же получить достаточную скорость и энергию поражающих элементов необходимую, например, для той задачи, под которую Metal Storm первоначально проектировался (самооборона кораблей от ПКР)?
Решение напрашивается довольно простое: выстреливать из Metal Storm-a не готовые пули или снаряды, а заряды с ударными ядрами, которые будут взрываться в воздухе на определенном расстоянии от установки, формируя УЯ со скоростью около 2000м/с
click for enlarge 600 X 306  33.1 Kb picture
Попробуем оценить массу и эффективность (энергию ПЭ на заданной дальности) для такого блока.
Зададим следующие исходные характеристики:
1.Калибр 45мм
2. Диаметр воронки 40мм
3.Начальную скорость боеприпаса ок. 100м/с
4.Длина боеприпаса равна его калибру (45мм)
После подбора параметров H, h, D, d, b, c (масса УЯ М=0,292*п*D^2*c*p при угле раствора воронки 140град, где п-число ПИ, D-калибр, с-толщина воронки, р-плотность материала воронки) на основании источников, перечисленных в теме 'Ударное ядро и кумулятивная струя' и книги И.А.Балаганский, Л.А. Мержиевский 'Действие средств поражения и боеприпасов' Новосибирск 2004, выложенной ув. vsk2002 , можно примерно определить массу боеприпаса (ок.140г), массу УЯ (ок.22г) и его диаметр (ок.10мм).
Среднее давление для достижения скорости 100м/с должно быть всего 43атм, при этом максимальное обычно не превышает 3Рср, т.е. будет ок. 130атм. Толщина стенки 1,5мм из стеклопластика с регулярно уложенными длинными волокнами будет вполне достаточной для удержания такого давления
Итак, определим ТТХ этого гипотетического Metal Storm-a :
Размеры 48х48х65см (объем ок.150л)
Масса ок.160кг
Количество зарядов 1000шт.
Энергия поражающего элемента на дальности 100м-ок.29кДж, 300м-ок.11кДж, 500м-ок.3,7кДж
Энергия ПЭ вычислена в предположении, что УЯ имеет плохую аэродинамическую форму (коэффициент лобового сопротивления Сх=1), как это указано в книге И.А.Балаганского и Л.А. Мержиевского, однако в настоящее время ведутся интенсивные работы по созданию УЯ хорошей формы и повышенного удлинения

click for enlarge 600 X 306  28.2 Kb picture http://www.vpk-news.ru/article.asp?pr_sign=archive.2005.105.articles.defence_02 ,
http://www.dtic.mil/ndia/2004armaments/DayII/SessionI/02_Fong_Multi_Mode_War_Heads.pdf
(вторая ссылка приведена ув. tramp-ом).
В результате этих исследований эффективность и дальнобойность усовершенствованного изобретения Майка Дуайера может значительно повысится, и он станет пригоден для определенных задач и привлекательным для армии, которая утратила к нему интерес http://www.membrana.ru/articles/technic/2004/02/12/181600.html
Майк Дуайер вряд ли заглянет на наш Форум, да и на русском языке он, наверно, читать не умеет, бедняга, так что придется ему до этого усовершенствования додуматься самому. Интересно, додумается?
А что скажут уважаемые форумчане?

Буду очень признателен за отзывы и конструктивную критику.
С уважением, Donkey

Student 27-08-2006 23:59

Идея интересная.

Кстати, О`Дуайр, автор приспособы, применил парочку ранее существовавших разработок, известных еще века с 17-18. Тогда не смогли решить проблему обтюрации и опасности взрыва зарядов "не по очереди". Потом Грин в позапрошлом веке тщетно пробовал обтюрировать канал пулей, позднее продвигаемой вперед для выстрела.
Не уверен, что удастся исключить подрыв задних зарядов в системе Метал Сторм, короме того, каждый заряд проходит в стволе разное расстояние, и последние обладают лучшей баллистикой, нежели первые - их путь длиннее. На практике же требуется ка краз наоборот - лучшая баллистика по далекой цели, худшая - по ближней. УЯ хорошо, но выходит, что дальность действия пушки менее 100 метров при детонации после вылета снаряда. А стрелять дальше - нужен толстый ствол из металла, что удорожает сьемный блок. Сложностей море. Прежде всего - перезарядить установку новым пакетом.
Пока что это оружие последнего шанса, там, где перезаряжать уже не придется. Например, оборона кораблей и БТВТ от ракет. Думаю, у такой вот систмы большое будущее в качестве оружия компплекса активной защиты танка или чего-то наподобие.

С уважением, Студент

Student 28-08-2006 12:18

Тут подумалось... Делаем выстрел по типу гранаты "высокое-низкое давление" или с реактивным двигателем. Нагрузка на ствол остается малой, боеприпас летит дальше. Возрастет, правда, масса бесполезного груза, хотя ее можно окупить легкостью ствола. Возрастет дальность. А если УЯ сформируется на оптимальном расстоянии от цели благодаря дистанционному подрыву, это уже кое-что. Или не УЯ, а поток готовых осколков. Просто заградительная стена из стержней или кубиков, стопроцентно поражающая ракету или снаряд.

Система дистанционного минирования - тут разброс дальностей как раз на руку играет. Идея с авиавариантом хреновая, ИМХО - нет нужды стрелять, кассетный боеприпас и боеприпас обьемного взрыва куда эффективнее.

С уважением, Студент

Donkey 29-08-2006 01:15

Уважаемый Student, большое спасибо за благожелательный ответ.
Итак, более-менее по порядку.
Эспиноли худо-бедно изготовлялись и, вроде, применялись, хотя риск стрельбы из нижбыл, мягко говоря, выше обычного.
У Грина позади второй пули заряда все-таки не было---она играла роль уплотнения затвора, как в пушках с картузным заряжанием грибок
click for enlarge 512 X 432  49.8 Kb picture

Мне кажется, что при низком давлении особых проблем с уплотнением не будет, если использовать современные материалы (в Шасспо вон каучуком, т.е. недоделанной резинкой, уплотняли, и ничего), тем более, что уплотнение рассчитано на один выстрел. Заряд пороха там должен быть ерундовый, менее 0,75г.
По поводу КВД и КНД как раз сегодня думал, но мне мешает то, что я не умею их рассчитывать, а книги Мешкова о БО и гранатометах у меня нет.
Активно-реактивный боеприпас мешают применить 2 обстоятельства:
1. Очень нежелательно удлинять снаряд--мало поместится по длине ствола.
2. РДТТ может нарушить правильность полета снаряда, и УЯ не попадет в цель. Это намного важнее.
По поводу малой эффективной дальности---на дистанции 300м энергия УЯ больше, чем дульная энергия пули ПТР PzB-39---не так уж плохо, по моему. Но это в том случае, если УЯ с малой поперечной нагрузкой, большим Сх и низким ВС https://forum.guns.ru/forums/icons/forum_pictures/000180/180731.jpg
Даже в таком виде устройство вполне может применятся на танке для перехвата ПТУР и ПТ гранат.
Если же удастся улучшить форму УЯ хотя бы до Сх=0,5, такая энергия будет уже на дальности 600м, и может, пожалуй, применяться на кораблях против ПКР (конечно, на последнем рубеже, после всех "Си Вульфов" и "Вулканов").
С уважением, Donkey

Student 29-08-2006 15:13

Про Грина в курсе, что там один заряд и две пули. Просто идея обтюрации предусмтривает развитие по пути О`Дуайра - почему бы за пулей-обтюратором не разместить еще заряд... и еще...

Идея с мягким страгиванием снаряда и разгоном по "американской" системе все же заслуживает внимания. Тем более, что камеры можно изготовить зацело с боеприпасом из пластика (КВД пусть будет металлическая...), дополнительно придав им форму оперения (по типу минометных мин, но с более коротким "хвостом"). Конечно, если делаем под гладкий ствол.Длина растет незначительно, масса тоже, зато стреляется веселее

Как элемент КАЗ танка система пригодна практически без доработок. Для кораблей надо увеличивать дальность полета боеприпаса и синхронизировать подрыв элементов для создания плотной "стенки" из УЯ.

С уважением, Студент

Donkey 30-08-2006 12:26

Оперенных снарядов в такой штуке я не предполагал. Судя по картинкам с сайта Metal Storm, не предполагал их и О`Дуайр---на оперение нужно дополнительное место. А я рассчитывал, что нарезные стволы (и снаряды с готовыми нарезами большой крутизны) должны будут обеспечить возможно более ПРАВИЛЬНЫЙ полет снаряда---ведь от его ориентации в момент подрыва будет зависеть кучность и меткость системы. Это, кстати, вопрос дл меня очень сложный---рассчитать закон движения оси снаряда после вылета, прецессию и нутацию (надеюсь, последнюю можно как-то предотвратить) я не могу, а если колебания оси на каом-то расстоянии не затухают, то вся затея не будет иметь смысла.
По поводу КВД и КНД---похоже, заряд в двухкамерной системе не очень (примерно на 7-8проц.) отличается от обычной. Здесь такая система (она не совсем американская, у ВОГ-25 тоже есть) может очень пригодиться. Только одно меня смущает---не полетит ли прочная металлическая КВД при подрыве назад со скоростью осколка и не попадет ли в установку.
Кстати, калибр 45мм я взял просто для примера. Если увеличить его, напр., в 2 раза, то такую бандуру (массой ок.1,3т) можно смело ставить на корабль---для подъемных устройств военного корабля 1,3т---не вес, энергия ПЭ (даже при УЯ плохой формы) на дальности 1200м будет 56,4кДж---для ПКР, пожалуй, хватит. ПЭ по-прежнему 1000шт, и скорострельность неограниченная.
С уважением, Donkey
Student 30-08-2006 02:02

Про оперение и невращающийся боеприпас подумалось именно по причине проблем с вращением снаряда и рысканием его на траектории (прецессия, нутация). Меж тем что кумулятивная струя, что производное от нее, по сути, УЯ вращения "не любят". Потому и мудрили французы, делая кумулятивный снаряд к 105-мм пушке НАТО с подшипниками, на которых вращался корпус с зарялом и воронкой.

Корпус КВД может и полететь... Как и любой другой фрагмент боеприпаса. Хотя вряд ли улетит далеко - на такой корпус будут действовать множество разнонаправенных сил (инерция полета и сила взрыва, что приведет либо к его разрыву, либо, как минимум, к значительному торможению). Да и велика ли будет энергия у не такой уж толстостенной детальки из алюминия? Хотя я не спец в области пластиков - сейчас могут и применить какой-то термостойкий прочный пластик, тем более, держать давление ему надо совсем недолго - по подрезке он рвется, или давлением срезаются мембраны, и газы попадают в КВД. То есть к этому моменту КНД работу сделала. А пластики открывают новые возмоности по части технологии - литье и изготовление ЛЮБЫХ деталей. Чуть ли не всего компекса, исключая облицовку боеприпаса.

Это только лишь идеи, я, увы, не инженер. Может, что-то вам и пригодится из таких вот околонаучных пассажей

С уважением, Студент

Donkey 30-08-2006 20:56

Насколько я помню про испытания нарезных орудий в 19-м веке, вблизи дульного среза пробоины в картонном щите были овальными, а некотором расстоянии становились круглыми, т.е., похоже на то, что нутационные колебания, вызванные последействием газов, имеют тенденцию к успокоению. На это я и надеюсь. К сожалению, количественно оценить этот период затухания сне не под силу.

"Меж тем что кумулятивная струя, что производное от нее, по сути, УЯ вращения "не любят"." Наверное, все-таки боится вращения только настоящая "кума", диаметр струи которой в сравнении с диаметром воронки уменьшается в десятки раз (и соответственно возрастает частота вращения). Потому французам и понадобился снаряд с подшипниками (по тем временам очень дорогой).
Диаметр УЯ уменьшается всего в 4 раза, и центробежные силы не могут его разорвать (преодолеть вязкость металла). Не зря раньше применяли "снаряд с плоской воронкой" (см. стр. темы "Ударное ядро и кумулятивная струя")

Наверное, современные авиационные углепластики (вроде КМУ-1, пред. прочности 1020МПа) потянут на материал для КВД, но поначалу хотелось обойтись без дорогостоящих материалов.
"А не положить ли, впрямь, куницу на воротник?" В смысле, танталовая воронка, будет, конечно, лучше медной, но оружие первоначельно мыслилось как НЕДОРОГОЕ.
С уважением, Donkey

Артиллерия

Продолжение темы 'Metal Storm и оружейные концепции времен черного пороха'