تحليل المعالم الطاقوية للذخائر الحركية المضادة للدبابات للمعركة المعاصرة

نبذة مختصرة :

 المعالم او المعطيات الطاقوية من أمثلة مختارة لقذائف APFSDS عيار 120 ملم  ( القذائف خارقة الدروع بزعانف الاستقرار  نابذة القبقاب ) للقذائف في الخدمة يتم تحديدها وتحليلها في هذه الورقة البحثية . وقد قدر المؤلف قدرات الاختراق امام RHA ( الدرع المتجانس المدرفل) من خلال التصاميم بالنسبة لمقذوفات الطاقة الحركية التي هي قيد التطوير حاليا. ويتضمن الملخص أيضا توصيف للقيود الحالية  للمعالم البالستية لمدافع الدبابات .

1. المقدمة :

ذخيرة الطاقة الحركية من نوع APFSDS (الشكل 1) هي الذخيرة المضادة  للدبابات الاساسية المستخدمة في ساحة المعركة الحالية مخصصة لمحاربة مصادر نيران العدو المدرع  بسبب المزايا الفريدة التي تمثلها مقارنة بغيرها من ذخائر  العيار الكلاسيكي (على سبيل المثال HEAT) :

- وقت الطيران القصير  نحو الهدف (من اجل 2000 م حوالي 1.2/ 1.5 ثانية) ما يقلل بشكل فعال من إمكانيات تطبيق مركبة العدو اجراء مضاد (على سبيل المثال ان تلتف المركبة)،

- توفر القيم الصغيرة لأخطاء الاصابة من ضربة واحدة  مما يعطي دقة ضرب جيدة جدا،

- قيم الاختراق خلال RHA على مسافة 2000 م للقذائف الحركية المضادة للدبابات الحديثة هي من 500 إلى أكثر من 800 ملم،

- قابلية أقل (من ذخائر الشحنة المشكلة) للتفاعل مع الدروع التفاعلية .

الشكل 1

وتعود الفعالية العالية لتفاعل هذه القذيفة ضد هدف مدرع الى حقيقة أنه بعد ضرب هدف القذيفة نفسها (المخترق بزعانف) تتميز بمستوى عال جدا من التركيز الزمني للطاقة. العوامل التالية تؤثر بشكل رئيسي على قابلية الاختراق للقذيفة : سرعة ضرب الهدف من قبل قذيفة، نوع  المواد المستخدمة لتصنيع مخترق او خارق penetrator القذيفة، الخصائص الفيزيائية للمخترق (الكثافة، درجة حرارة الانصهار) ، استطالة  بدن الضارب ( المخترق). عادة ما تكون خوارق مقذوفات الشبه-عيار sub-calibre مصنوعة من ملبد التنغستن tungsten أو اليورانيوم uranium بكثافة 17 (غ / سم 3) و 19 (غ / سم 3). وهذا يعني أنه في هذا  القطر الصغير للمخترق (حوالي 22-25 ملم - لمدافع 120 و 125 ملم) - مما يأدى إلى مقطع عرضي صغير - يتم الوصول إلى قيم عالية جدا من كثافة الطاقة للمخترق. وتتميز المقذوفات الحركية الحالية (بنابذ القبقاب وزعانف الاستقرار) بان انخفاض السرعة في مسار الطيران منخفض او قليل  وهذا ناتج عن تصميم القذيفة. بتدرج 50 م / ث على مسافة 1000 في أحدث التصاميم. سرعة الفوهة  تبلغ 1500-1800 (م / ث) أي انها توفر سرعات ضرب عالية  للخارق على  الهدف حتى على مسافات فوق 2000 م .

2. تحليل المعالم الطاقوية للذخيرة المضادة للدروع APFSDS  الحالية عيار 120 ملم :

وتتميز أحدث التصاميم للمقذوفات الحركية المضادة للدبابات APFSDS باستطالة (نسبة الطول / قطر الخاصة بالمخترق ) > 30.

خمسة أجيال من خوارق قذائف الطاقة الحركية عيار 120 ملم (DM11 حتى DM53) طورت بين عام 1979الى 2001 من قبل الشركة الألمانية راينميتال Rheinmetall  وترد في الشكل 2 . تزامن تطوير تقنيات تصنيع وتراكيب ملبد او متكلس التنغستن مع تغير في تصميم هذا النوع من الذخيرة (اطالة المخترق وخفض قطره) ما أدى إلى زيادة كبيرة في اختراق دروع الدبابات . ارتفع متوسط ​​عمق الاختراق الى 100٪ في ذلك الوقت.  من المقبول عموما ان الكثافة الطاقوية (ED) للقذيفة الحركية (تحديدا الخارق ) عندما يتم ضرب الهدف هي المعلم الأساسي التي تميز قدرات اختراق الدروع.

GE – الكثافة الطاقوية لخارق لقذيفة [kJ/mm2]

V – سرعة ضرب الخارق للدرع [m/s]

m – كتلة الخارق  [kg]

dw – قطر حفرة الخارق [mm]

d- قطرالمخترق 

Δd - يكافئ 0.1 * d ( في الممارسة العملية تكون قيمته بين 1 الى 3 ملم )

الشكل 2 : صورة للاجيال الخمسة لقذيفة APFSDS من طرف شركة Rheinmetall

الجدول 1 : المعالم الطاقوية للقذائف المضادة للدبابات APFSDS عيار 120 ملم
1- اسم المقذوف . 2 - العيار (ملم) / المدفع . 3 - سرعة الفوهة (م/ثانية) . 4 - سرعة الخارق على مسافة 2000 متر . 5 - كتلة الخارق اثناء التحليق ( كلغ ) . 6 - الطاقة الحركية لضربة الخارق ( كيلو جول ) . 7 - قطر الخارق (ملم) . 8 - الكثافة الطاقوي ( كيلو جول / ملم 2 ) . 9 - قدرة اختراق درع RHA على مسافة 2000 متر (ملم) .

و يبين الجدول 1 امثلة نتائج  لحسابات المعالم الطاقوية الاساسية  لبعض مقذوفات APFSDS عيار 120 ملم المستخدمة حاليا. وتظهر هذه المعالم في الشكل 3 حيث أنها تمثل دالة شبه خطية quasi-linear تستند على قدرة الاختراق العميق للدروع  بتاثير الكثافة الطاقوية للخارق في لحظة ضرب الهدف.

والهدف من التحليل الحالي هو معرفة ما إذا كان من الممكن تطوير قذيفة الطاقة الحركية بقدرة اختراق  1000 ملم  لل RHA على مسافة 2000 م ما من شأنه أن يلبي التوقعات الحالية للمستخدمين بشأن قتال المركبات المدرعة للعدو. ولهذا السبب يتضمن الجدول 1 أيضا الخصائص الأساسية لقذيفة افتراضية hypothetical ذات معالم نظرية تستوفي المتطلبات المذكورة أعلاه.

الشكل 3 . قدرات الاختراق في RHA مقابل الكثافة الطاقوية لقذائف APFSDS عيار 120 ملم  المختارة .

3. الخلاصة :

1. البيانات المقدمة تشير إلى أن خارق القذيفة الافتراضية APFSDS عيار 120 ملم بزنة 5 كلغ وقطر 24 ملم (كما هو الحال في قذيفة DM53 / 63 ) يجب أن تكون طاقته الحركية فوق 7844 كيلو جول في لحظة ضرب الهدف لتأمين قيمة الاختراق 1000 ملم لمكافئ RHA . وهذا يعني أنه لتحقيق الاختراق  1000 ملم المطلوب ضد RHA لهذه القذيفة فيجب تأمين سرعة فوهة لا تقل عن 1880 (م / ث) و 1852.5 (م / ث) للمدى المستهدف  2000 م و 1500 م على التوالي.

2. بالنسبة لقدرة اختراق دروع بمستوى 800 ملم RHA يجب أن تكون طاقة الخارق بنفس تصميم DM-53 حوالي 6300 كيلو جول في لحظة ضرب الهدف. في مثل هذه الحالة يجب أن تكون للقذيفة على التوالي سرعة فوهة بالحد الأدنى  1752 (م / ث) لتأمين اختراق 800 ملم RHA  على مسافة 3000 متر و 1935 (م / ث) لاختراق 1000 ملم RHA على نفس المسافة.

3. القيود التصميمية الحالية  ( اجهادات المقاومة Rm, Re - كتلة السبطانة ) لمدافع الدبابات عيار  120 ملم والخصائص الباليستية لمواد الدفع التقليدية الحالية ( المعالم الفيزيائية-الكيميائية ) تستبعد إمكانية الوصول إلى مستوى سرعة فوهة فوق 1750 (م / ثانية) من قذيفة مضادة للدبابات بكتلة خارق من 5 كلغ و طول سبطانة ب 55 عيار ( Leopard 2A6 حاليا وحدها من تملك مثل هذه السبطانة ). القيد التالي خاصة بالنسبة للمركبات القتالية التي هي أخف وزنا من الدبابات المعاصرة (بكتلتها حوالي 50/ 65 طن) هي قيمة نبض ارتداد السلاح الناري ما يحد من المعالم القتالية للمدفع في حال تطبيقه فيما يتعلق خاصة بكتلته الخاصة، و القيود التالية تشير إلى قيم الطاقة الحركية لاطلاق مقذوفات الشبه-عيار و كذلك معالم استطالة ملبد التنغستن المستخدم (يحد من استطالة الخارق و كثافته الطاقوية) .

المصدر : ورقة بحثية لكاتبها ماريوس ماجير Mariusz MAGIER بنفس العنوان في المقال ( ANALYSIS OF ENERGETIC PARAMETERS FOR ANTITANK KINETIC AMMUNITION OF CONTEMPORARY BATTLEFIELD ) صادر عن المعهد العسكري لتقنية التسليح ( بولندا ) Military Institute of Armament Technology