Za vrijeme Prvog svjetskog rata zaraćene strane počele su koristiti ličnu oklopnu zaštitu za pješake u obliku čeličnih kaciga i kirasa u koje se na određenoj udaljenosti nije moglo probiti mecima malog oružja male brzine. Trenutno u SIBZ sa kompozitnim pločama bor-karbida debljine 9 mm ne mogu probiti oklopni meci sa čeličnom jezgrom kalibra 5, 45x39 mm, 5, 56x45 mm, 7, 62x39 mm, 7, 62x51 mm i 7, 62x54 mm na udaljenosti manjoj od 100 metara …
Da bi prevladali ovu prepreku, oklopni meci malokalibarskog naoružanja sve više koriste jezgru od kompozitne legure volframovog karbida s kobaltom tipa VK8 veličine zrna manje od 1 μm čija je krajnja čvrstoća pri savijanju 2 GPa, pri kompresiji od 4 GPa pri tvrdoći HRA 85 jedinica. Još više obećava metalna legura volframa tipa VNZh97 po analogiji sa jezgrima oklopnih topničkih granata. Međutim, ploče SIBZ također imaju rezervu za povećanje otpora povećanjem postotka bor -karbida u kompozitu i debljinom ploča (uzimajući u obzir tendenciju prelaska na upotrebu pasivnih egzoskeleta kao dijela pješačke opreme).
Osim toga, klasični metak ogivalne ljuske izuzetno je neučinkovit nosač oklopne jezgre, jer zahtijeva upotrebu olovne jakne za prolazak kroz nabore cijevi, a da ih ne uništi u dodiru s tvrdom legurom jezgre. Kao rezultat toga, masa samog jezgra smanjena je na minimum. Na primjer, metak patrone 7N24M kalibra 5, 45x39 mm s bimetalnom jaknom, olovnom jaknom i oklopnim jezgrom od legure VK8 teži 4,1 grama, od čega je težina jezgre samo 1,8 grama. Osim toga, pri sudaru sa pločom SIBZ dio kinetičke energije metka troši se na drobljenje bimetalne ljuske, njeno probijanje oklopnim jezgrom i kidanje olovnog omotača.
Učinkovitija metoda povećanja proboja oklopa metaka malokalibarskog oružja je povećanje njihove početne brzine i smanjenje površine poprečnog presjeka. Prva mjera povećava kinetičku energiju metka, druga povećava specifično opterećenje u dodirnom dijelu metka sa preprekom. Brzina metka ograničena je maksimalnim pritiskom praškastih plinova u cijevi, koji trenutno doseže 4500 atmosfera i određen je čvrstoćom čeličnog cijevi. Ovo ograničenje se prevladava smanjenjem mase i promjera metka uz zadržavanje istog promjera provrta - tj. prelaskom na podkalibre. Za usmjeravanje metka podkalibra u provrt koriste se razvijeni vodeći pojasevi na površini jezgre ili polimerna paleta čija je gustoća materijala 9-11 puta manja od gustoće mjedi ili olova.
Prvo konstruktivno rješenje na ovom području je metak Nijemca Harolda Gerlicha, razvijen u prvoj trećini 20. stoljeća i opremljen s dva vodeća konusna pojasa. Metak u letu stabiliziran je rotacijom, nabrana cijev je imala promjenjiv promjer, sužavajući se prema kraju, što je omogućilo postizanje ujednačene i veće efikasnosti u korištenju energije praškastih plinova. Kao rezultat toga, metak težine 6,5 grama ubrzao je do brzine od 1600 m / s i probio čeličnu ploču debljine 12 mm na udaljenosti od 60 mm. Međutim, nabojna cijev promjenjivog promjera bila je preskupa za proizvodnju, a preciznost ispaljivanja metaka sa vodećim pojasevima, zgužvana pri ispaljivanju, ostavljala je mnogo toga za očekivati.
Drugo dizajnersko rješenje u području metaka podkalibra je razvoj američke kompanije AAI, na čijem je čelu bio Irwin Barr, koja je 1952. razvila pušku od 12 kalibra opremljenu s 32 udarna elementa u obliku strijele smještena u kontejner -tipa na paletu. Ispitivanja su pokazala da meci u obliku strijele imaju veliki štetni učinak, ali imaju nisku točnost ispaljivanja zbog nemogućnosti pružanja zadane usmjerenosti leta metaka nakon njihovog grupnog izlaska iz cijevi
Inicijativni rad nastavljen je u okviru istraživačkog programa SALVO američke vojske. AAI je razvio uložak s jednim metkom XM110 kalibra 5, 6x53 mm s velikom izdužnom čahurom, opremljen čeličnim podkalibarskim metkom u obliku strijele promjera 1, 8 mm i repom kalibra. Kao vodeći uređaj korištena je posuda za izvlačenje izrađena od legure magnezija, koja je nakon što je metak izašao iz cijevi izrezana na dijelove. Pucanje je izvedeno iz lakog naoružanja glatkom cijevi, a stabilizaciju metka u letu osigurala je repna jedinica. Aerodinamičke kosine na ampenzacijskim ravninama postavljaju malu kutnu brzinu rotacije metka kako bi se procijenio utjecaj na ravnopravnost leta proizvodnih nedostataka u njegovoj proizvodnji.
Tijekom eksperimenata razvijena je poboljšana verzija patrone 5, 77x57V XM645, koja je koristila kompozitnu četverosegmentnu posudu za vuču izrađenu od stakloplastike sa teflonskim premazom, koja se držala na metku u cijevi zbog sila trenja i raspala se u segmente ispod uticaj pritiska vazduha nakon izbacivanja metka iz cevi. Dužina patrone bila je 63 mm, dužina metka u obliku strijele 57 mm, težina metka 0,74 grama, paleta 0,6 grama, brzina cijevi metka 1400 m / s
Međutim, u nastojanju da osigura najveće produženje metka, AAI je morao ići na produženje čahure, što je negativno utjecalo na pouzdanost mehanizma za ponovno punjenje zbog velikog trenja u komori, a također je dovelo do povećanja veličine i težinu prijemnika malokalibarskog oružja.
Stoga je u sljedećem programu američke vojske, nazvanom SPIW, predvodnik bio uložak 5, 6x44 XM144, koji je razvio Frankfort Arsenal u faktoru oblika nisko-impulsnog uloška 5, 56x45 mm. Poboljšana verzija uloška XM216 SFR imala je standardni rukav, duljina uloška 49,7 mm, duljina metka u obliku strijele 45 mm, težina metka 0,65 grama, težina palete 0,15 grama, brzina metka je bila 1400 m / s
Eksperimentalno gađanje provedeno u okviru programa SALVO i SPIW pomoću podkalibarskih metaka ultra male mase otkrilo je fatalne nedostatke takvih metaka-povećano bočno zanošenje pod utjecajem vjetra i značajno odstupanje od navedene putanje kada pucanje na kiši.
U Sovjetskom Savezu je prvi uložak 7, 62 / 3x54 mm sa podkalibarskim metkom u obliku strijele razvijen pod vodstvom Dmitrija Shiryaeva ranih 1960-ih na NII-61 (budući TsNIITOCHMASH). Metak u obliku strijele razlikovao se od svojih američkih kolega po većoj masi, manjem izduženju (3x51 mm), odsustvu sužavanja u području repa i, što je najvažnije, načinu povezivanja palete i metka uz pomoć češlja nanesena na osovinu strelice. Ovo rješenje omogućilo je potrebno snažno držanje sa većim vučnim naporom sa strane palete za pokretanje metka višestruke mase od njegovih američkih kolega.
Paleta s dva presjeka bila je izrađena od legure aluminija, pa je prilikom razlijetanja nakon napuštanja cijevi predstavljala izvjesnu opasnost za susjedne strijelce. Osim toga, aluminij se intenzivno lijepio za površinu cijevi, što je zahtijevalo kemijsko čišćenje cijevi na svakih 100-200 hitaca. No, najnegativnije svojstvo metaka u obliku strijele pokazalo se kao njihovo nisko smrtonosno djelovanje na ljudstvo-brzi meci savršeno su probili oklop i, poput igala, prošli kroz meka tkiva, bez izazivanja udarnog vodenog udara i bez stvaranja kanala rane velikog prečnika.
U vezi s ovim okolnostima, 1965. godine, pod vodstvom Vladislava Dvoryaninova, započeo je razvoj novog uloška kalibra 10/4, 5x54 mm sa metkom u obliku strijele izmijenjenog dizajna s težinom povećanom na 4,5 grama. Tijekom razvoja, polimerni materijal korišten je za izradu palete koja ne zagađuje otvor cijevi tijekom hica, suženje repa vratila (kao u američkim kolegama) korišteno je za povećanje balističkog koeficijenta, a poprečni presjek vratilo je formirano u području češlja i ravno na tački metka s ciljem da se, shodno tome, konstruktivno oslabi metak zbog loma na dva dijela i prevrtanja metka u procesu prodiranja u meka tkiva
Ova tehnička rješenja omogućila su povećanje smrtonosnog učinka metaka u obliku strijele, ali su istovremeno smanjila stupanj prodora osobne oklopne zaštite pješaka, jer metak koji prolazi kroz čvrstu barijeru također doživljava naprezanja pri savijanju (povećavajući se s povećanje kuta susreta metka s preprekom), koji dovode do uništenja osovine metka, dvaput oslabljene (češljem i rezom) u najkritičnijem presjeku, neposredno uz točku. Porast u smrtonosnom djelovanju i gubitak u prodornom djelovanju nisu dozvolili usvajanje podkalibarskih metaka u obliku strijele koje su dizajnirali Dvoryaninov i dr.
Proučavanje procesa strujanja oko različitih tijela u zračnom tunelu sa nadzvučnim strujanjem zraka otkrilo je da meci u obliku strijele bilo kojeg dizajna imaju neoptimalni aerodinamički oblik-generiraju pet fronta udarnih valova odjednom:
- prednja glava;
- prednji dio na mjestu prijelaza točke na osovinu;
- sprijeda na prednjim rubovima repa;
- sprijeda na zadnjim rubovima repa;
- prednji dio na mjestu suženja repa osovine.
Za usporedbu, metak kalibra ogivalnog oblika pri nadzvučnoj brzini generira samo tri fronta udarnog vala:
- prednja glava;
- sprijeda na mjestu prijelaza vrha u cilindrični dio;
- prednji rep.
Najoptimalniji sa stajališta aerodinamike nadzvučnog leta je konusni oblik metka bez loma generirajuće površine i bez repa, koji stvara samo dva fronta udarnog vala: glavu i rep. U ovom slučaju, kut otvaranja prednjeg dijela konusnog metka nekoliko je puta manji od kuta otvaranja prednjeg dijela metenog metka zbog manjeg kuta otvaranja vrha prvog u odnosu na kut otvaranja drugi konus. Osim toga, metak u obliku strijele, ispaljen iz glatke cijevi i odmotan u letu (kako bi se nadoknadili proizvodni nedostaci) zbog kosina repa, također se odlikuje povećanim kočenjem zbog odabira dijela kinetike energije za odmotavanje metka.
U vezi s navedenim nedostacima metaka u obliku strijele, nudi se inovativni uložak pod naslovom "Koplje" / SPEAR, opremljen podkalibarskim konusnim metkom s potisnom podlogom za koju nije potreban češalj na tijelu metka. Uložak je izrađen u teleskopskom obliku kako bi se smanjio volumen ambalaže, koji je određen samo dužinom i najvećim promjerom rukavca. Uložak je namijenjen kao streljivo za malokalibarsko naoružanje opremljeno cijevi s ovalnim vijkom, probušeno poput Lancastera u svrhu izvrtanja metka u procesu prolaska cijevi. Metak u letu održava stabilnost i zbog žiroskopskog momenta i zbog pomaka težišta prema naprijed u odnosu na središte aerodinamičkog pritiska stvaranjem unutrašnje šupljine u repu metka.
Konusni metak ispaljen iz Lancaster cijevi ima poboljšani balistički koeficijent u odnosu na metke u obliku osipa i strelice iz sljedećih razloga:
- najmanji broj frontova udarnih valova nastalih tijekom nadzvučnog leta;
- nema gubitka kinetičke energije za predenje metaka zbog ulaznog strujanja zraka.
Konusni metak s unutrašnjom šupljinom u repnom dijelu također ima povećanu sposobnost prodiranja - u procesu prolaska kroz čvrstu barijeru repni dio se gužva prema unutra, a promjer baze konusa smanjuje se na promjer metka u presjek početka šupljine. Poprečno opterećenje metka gotovo se udvostručuje. U ovom slučaju, oštrina očuvane stožaste površine metka ostaje veća od oštrine zrna ili strelice iste dužine. Odsustvo češlja i poprečnih rezova na površini konusnog metka dodatno povećava njegovu penetraciju u poređenju sa metkom u obliku strelice koji su dizajnirali Dvoryaninov i sar.
U isto vrijeme, konusni metak s unutarnjom šupljinom u repnom dijelu ima visok smrtonosni učinak, jer:
- na rubu je stabilnosti zbog blagog navoja navoja vijka Lancaster provrta;
- nakon probijanja oklopne barijere, njegova stabilnost se smanjuje uslijed drobljenja repnog dijela i pomicanja centra pritiska izvan težišta.
Gubitak kinetičke energije pri probijanju oklopne barijere u konusnom metku s unutarnjom šupljinom je na razini streličastih i ogivalnih metaka: u prvom se energija troši na drobljenje tijela u području šupljine, u drugom, o rezanju repne jedinice, u trećem, o drobljenju i kidanju ljuske i košulje iz jezgre.
Tijelo konusnog metka funkcionalno odgovara jezgri oplaštenog metka, nema olovnog omotača, umjesto školjke izrađene od teškog i skupog mesinga koristi se paleta od lagane i jeftine plastike. S druge strane, konusni metak najracionalnije koristi karakteristike čvrstoće svog konstrukcijskog materijala u odnosu na metak u obliku strelice, umjetno oslabljen na mjestu češlja i poprečnog reza. Stoga se masa konusnog metka može značajno smanjiti u usporedbi s ogivalnim metkom i strelicom s jednakim probojem. To omogućava ekonomski opravdan izbor građevinskog materijala konusnog metka u korist legure metala volframa koja ima najveću gustoću.
Zbog ograničenog unutarnjeg volumena teleskopskog uloška, predlaže se upotreba pogonskog punjenja u obliku prešanog praškastog praška s dodatkom kristalnih granula HMX (čija je veličina manja od kritičnog promjera detonacije eksploziva)) kako bi se osigurala proračunska brzina sagorijevanja naboja za odabranu dužinu cijevi malokalibarskog oružja. Kako bi se smanjila ukupna težina patrone kao konstrukcijskog materijala čahure, predlaže se upotreba kompozitne legure aluminija i dispergiranih vlakana aluminij -oksida, zaštićenih premazom od pocinčanog mesinga i premazom od trenja polimera s grafitnim punjenjem, opisano u članku "Obećavajući ulošci za naoružano oružje" ("Vojni pregled", datum 9. decembar 2017.).
Sljedeća tablica daje uporednu procjenu različitih vrsta patrona i metaka za malokalibarsko oružje:
Kao što možete vidjeti iz tablice, uložak "Spear" / SPEAR prednjači po minimalnoj zapremini pakovanja, dužini i težini, kao i po bočnom opterećenju metka. Ukupni moment povratnog udarca njegovih metaka, plina i praškastih plinova za otprilike je 1/3 veći od ukupnog zamaha otpuštanja metaka i praškastih plinova patrone 5, 45x39 mm, dok je energija njuške premašena za 1/7 u poređenju sa drugim.
Osim toga, prilikom ispaljivanja metka u polimernu paletu iz cijevi s bušenjem s ovalnim vijkom, praktički nema termoplastičnog trošenja provrta cijevi zbog nedostatka utora. S tim u vezi, povećanje više od 1,5 puta početne brzine metka neće utjecati na resurs malokalibarskog oružja. Štoviše, neiscrpni hitac stvara rezervu za povećanje stope vatre u fiksnim rafalima na razinu od 2000-3000 metaka u minuti, što je preporučila komisija GRAU-a Ministarstva obrane Ruske Federacije nakon rezultata Abakana konkurencije kako bi se povećala preciznost automatskog gađanja s neugodnih položaja.
Osim streljiva za malokalibarsko oružje, uložak "Spear" / SPEAR može se koristiti i kao streljivo za lovačko oružje sa Lancaster cijevima tipa IZH-27 koristeći standardne plastične čaure ispunjene klesanim koničnim mecima od čelika ili mjedi u paleti izrađenoj na paleti. od oblikovanog termoplasta. Zadržavajući uzvratni udarac oružja na razini ispaljivanja konvencionalnog metka 12 kalibra, metak podkalibra težine 9 grama ubrzat će se u cijevi od 70 cm do brzine 900 m / s, što odgovara karakteristikama Mosinova troredna puška.
Geometrijske karakteristike različitih vrsta konusnih metaka (dužina, kut otvaranja konusa, stupanj zaobljenosti / bikoničnost vrha glave, prisutnost kontaktnog područja na vrhu za razbijanje oklopne barijere ili ekspanzivne šupljine za smrtonosno gađanje velike životinje, dubina i debljina stijenki repne šupljine), uzimajući u obzir navedene brzine leta i ciljeve koje treba pogoditi može se odrediti na osnovu simulacije prolaska metaka u zraku, gelu ili čvrstom mediju pomoću domaćeg softverskog proizvoda FlowVision.
