От фантастики к реальности: как будет выглядеть патрон будущего?

Оружие грядущего будет совсем не таким, как сегодня. Лазеры, скорчеры, шокеры и прочие ручные ядерные бомбомёты — возможно, мы ещё увидим эти фантастические образцы на вооружении бравого космодесанта. Но прогресса хочется уже сейчас. Что же могут предложить нам современные оружейники и конструкторы боеприпасов?

15 фото via

«Идея фикс»

Унитарный патрон состоит на вооружении уже более полутора веков; технологию его производства отработали ещё столетие назад и с тех пор особо не изменяли. Однако процесс этот по-прежнему остаётся непростым. Тяжёлое прессовое оборудование, постоянный контроль качества на всех этапах, минимальные допуски, жёсткие условия приёмки… Патронные заводы по сей день удовольствие недешёвое.

На фото этапы производства гильзы и пули к французской винтовке Lebel M1886

Попытки создать настоящий «патрон будущего» (многопульный, стреловидный, безгильзовый, с жидким или газообразным зарядом метательного взрывчатого вещества и т. д. и т. п.) идут постоянно. К сожалению, достичь общего повышения эффективности боеприпасов можно далеко не всегда, поэтому конструкторы обращают внимание и на другие характеристики патронов: стоимость, вес, трудоёмкость в производстве и так далее.

Первые серьёзные попытки отказаться от дорогостоящей латуни, применяемой для штамповки гильз, сделали в Германии — и уже к середине Второй мировой войны стальные гильзы были обычным явлением.

На фото патроны 7,92×33 мм Kurz в стальной лакированной гильзе

Вслед за немцами эту практику переняли в СССР. Сегодня у подавляющего большинства отечественных боеприпасов (как армейских, так и коммерческих) есть стальная гильза. Такой шаг несколько снизил точность стрельбы, но зато получилось дёшево — плюс огромная экономия дефицитного цветмета.

Но решение это было всё же половинчатым. Стоимость-то снизить удалось, а вот вес… Были, разумеется, попытки перейти на алюминий, но они оказались не слишком удачными из-за склонности этого металла к самовоспламенению в чрезмерно разогретом патроннике. Напомню: при активной стрельбе, например из пулемёта, температура ствола может достигать 400 градусов и выше, поэтому алюминиевые гильзы сейчас используются только для пистолетов (об артиллерии говорить не будем).

Отказываться от весьма удачной компоновки унитарного патрона (пуля, гильза, порох и капсюль) и возвращаться к раздельному заряжанию военным не хотелось, но желание избавиться от гильзы — как от наиболее трудоёмкого и дорогого в производстве элемента боеприпаса — стало просто «идеей фикс».

Фото: Отечественные опытные патроны 7,62×39 мм в алюминиевой гильзе, 1962 год

И снова «часы с кукушкой»

Попытки перепрыгнуть с унитарного патрона сразу на безгильзовый, к сожалению, не удались. Одной из первых безгильзовых систем, чуть было не принятых на вооружение, стала немецкая штурмовая винтовка G11. Однако, инновационных решений в ней было всё-таки слишком много, да и на Западную Германию обрушилось внезапное объединение с ГДР… В общем, денег на доводку и принятие на вооружение революционной новинки у немцев не хватило.

На фото экспериментальная штурмовая винтовка HK G11

Правда, в данном случае нас интересует не сама винтовка, а её патрон 4,92×34 мм. Безгильзовый боеприпас, выполненный по телескопической схеме (пуля находится внутри заряда метательного вещества), был, пожалуй, единственным, который производители действительно «довели до ума». Компания Dynamit-Nobel разработала специальный высокотемпературный пропеллент (HITP), который не воспламенялся в разогретом от стрельбы патроннике, был достаточно твёрдым, выдерживал серьёзные механические нагрузки и имел сравнительно небольшую стоимость при массовом производстве.

Большая Политика поставила крест на этом интереснейшем стрелковом комплексе. И всё же тема телескопических безгильзовых боеприпасов на данный момент считается одной из самых перспективных.

На фото: Безгильзовый телескопический патрон к винтовке G11

Новый пулемёт — новый патрон

Сделаем небольшой скачок во времени. Уже в ХХI веке арсенал Пикатинни взялся за разработку нового пулемёта для армии США. В 2011 году это оружие под названием CT LMG (Cased Telescoped Light Machine Gun — «облегчённый пулемёт под телескопический боеприпас». — Прим) представили на испытания в Форт-Беннинг (штат Джорджия). Эта глубокая переработка состоящего на вооружении ручного пулемёта М249, благодаря широкому применению пластиковых деталей, оказалась на четыре килограмма легче оригинала, а за счёт применения полимерной ленты и нового боеприпаса общий вес оружия и тысячи патронов потянул всего на 12 килограмм. У оригинального М249 этот показатель составлял 23 килограмма.

На фото: Облегчённый пулемёт CT LMG (Cased Telescoped Light Machine Gun) со сложенным прикладом

Это сообщение отредактировал KROVLJ - 18.06.2018 - 20:33

Новинка воякам приглянулась; казалось бы, такой образец надо немедленно ставить на вооружение, но… Во-первых, новый патрон всё-таки требовал изрядной доработки. Поликарбонат, выбранный в качестве материала для гильзы, начинал плавиться при температуре 250 градусов Цельсия, а при 350 уже горел, причём весьма вонюче.

Во-вторых, замена всех М249 — даже для такого далеко не бедного государства, как Соединённые Штаты — выглядела дороговато.

На фото: Полимерная лента с телескопическими боеприпасами к пулемёту CT LMG

Наконец, в-третьих, с точки зрения логистики, пулемёт стандартного калибра 5,56 мм (но при этом требовавший отдельных боеприпасов) — это, пожалуй, перебор. Перевести же на новый патрон карабин М4 не представлялось возможным: у пластиковой гильзы были увеличенные габариты в сравнении с обычным 5,56×45 мм NATO.

Поэтому в Пентагоне поразмыслили и велели тему не бросать, но заодно подумать над созданием нового боеприпаса, который бы подходил и к штатному вооружению.

«Лучше», мол, пока не надо — сделайте хотя бы легче и дешевле.

Последнее требование было отнюдь не лишним: армия США (и за ней весь блок НАТО) потребляют боеприпасы к стрелковому оружию миллионными тиражами, а гильзы-то везде латунные. То есть дорогие.

Подсмотрели у охотников

Самый очевидный выбор — использование пластмасс вместо металлических элементов. Разумеется, такие попытки делались десятилетия назад, да вот только уровень развития химической промышленности не позволял воплотить идею в жизнь. Впрочем, прогресс, как бы банально это ни звучало, на месте не стоит. На данный момент перспективными считаются два направления: цельнопластиковая гильза и составная, с металлическим донцем. Охотничьи патроны с составной гильзой применяются уже несколько десятков лет... отчего бы такую компоновку не использовать и в армейских?

Составные гильзы разрабатываются на данный момент несколькими фирмами. Разница состоит, прежде всего, в используемых полимерах и способе крепления донца к корпусу. Предлагаемые решения действительно делают боеприпас дешевле и показывают снижение веса примерно на 30 процентов.

На фото: Патрон .264 USA с составной металлополимерной гильзой

Патроны с составной полимерной гильзой производства фирмы True Velocity (штат Техас, США) калибров 12,7×108 мм, .50 BMG, и 5,56×45 мм и рисунок из патента, где показывается способ соединения компонентов гильзы

Патрон с составной пластиковой гильзой от компании FightLite

Подобные боеприпасы хоть и не пробили пока себе местечко в армейских арсеналах, но в коммерческой продаже присутствуют довольно давно. Оно и к лучшему. С одной стороны, гражданские стрелки — публика весьма въедливая и способна довольно быстро выявить все «косяки» новинки. С другой, в случае каких-то неурядиц улаживать вопрос приходится с частными лицами, а не с Пентагоном.

Пожалуй, самый известный инцидент, связанный с полимерными гильзами и широко освещённый в интернете, произошёл в 2014 году. Во время тестирования боеприпасов PCP Ammunition в винтовке FN FAL произошёл взрыв патрона. Пострадавших не было, но магазин раздуло изрядно.

Фото:Результаты взрыва патрона 7,62×51 мм с трёхкомпонентной металлопластиковой гильзой производства компании РCP

Компания публично покаялась и предложила всем покупателям вернуть деньги, потраченные на патроны, но популярности новинке это не прибавило…

Так что к пластмассам по-прежнему много вопросов. Например, одно из требований, предъявляемых к армейским боеприпасам — возможность храниться десятилетиями, зачастую при не самых благоприятных условиях. И как в этом случае поведут себя полимеры, пока не известно.

Представьте: вскрываете вы цинк, а внутри куча трухи вместо патронов. Неприятно?

Но всё же пластик потихоньку пробивает себе дорогу. Например, к подствольным гранатомётам М203 американцы давно уже используют учебный боеприпас М781, нелетальный М1006 и другие — именно с пластиковой гильзой.

На фото: Практическая» граната М781 с полимерной гильзой

Или всё-таки металл?..

Впрочем, как выяснилось, «сделать дешевле и легче» можно и другими путями. Пару лет назад американская фирма Shell Shock Technologies LLC соорудила собственную составную гильзу.

На фото: Составная гильза 9×19 мм NAS3 производства компании Shell Shock Technologies LLC

Донце отштамповали из алюминиевого сплава. Верхняя часть — просто тонкостенная стальная трубка. Оба элемента никелированы, что обеспечивает значительную коррозионную стойкость. Затраты на производство такой двухкомпонентной конструкции значительно ниже, поэтому даже до запуска в массовое производство стоимость Shell Shock составляет лишь 60 долларов за 500 штук. При этом новые латунные гильзы стоят, в среднем, на 30 процентов дороже.

Новинка с честью прошла испытания и показала, что способна выдержать давление в 4400 атмосфер — это значительно превышает давление в пистолетных боеприпасах. И даже по весу выигрыш получился весьма серьёзным — двукратным: 1,9 грамма у Shell Shock против 3,8 грамма у латуни.

На фото: Составные гильзы 9×19 мм NAS3 производства компании Shell Shock Technologies LLC с анодированным донцем

Ко всему прочему, давно отработали технологию нанесения цветных покрытий на алюминий и его сплавы. Кроме чисто эстетической составляющей, окраска донца позволяет стрелку быстрее разобраться при выборе нужного боеприпаса.

Правда, с гильзами бутылочной формы у производителей вышла заминка — но кто знает, возможно, металл ещё долго будет оставаться в обороте и всё-таки не уступит место пластику. И настоящий «патрон будущего» (во всяком случае, ближайшего) не будет выглядеть так уж футуристично. Разве что цвет другой, ну и полегче, конечно. Тоже прогресс.

У меня всё...

Это сообщение отредактировал KROVLJ - 18.06.2018 - 20:38

ну в армию не пойдут скорее всего, составные элементы гольз ПСО-это лишнее абсолютно!!!

имхо вот патрон реального будущего ))) это сегментированный цилиндр сплава металла
это и дробовик и снайперка и гранатамёт
всё зависит от того как оружие преобразит такую чушку

если допусим оружие полем магнитным вытянет в поую пулеобразную форму один сегмент без перегрева и пр моментов и выплюнет в сторону противника то это один эффект
если сразу 5 сегментов и почти одномоментно шариками или какой иной формы то почти дробаш
если сразу 6-7 сегментов и резкий нагрев и охладение центрального сегмента для придания ему эффекта взрыва и соответсвующую скорость ))

это моя фантазия а точнее знание,что так можно, ток науку развивать надо


"Не получил должного объяснения и эффект выделения энергии из метеоритов, который демонстрирует нам сама природа. Большинство метеоритов железные, как и артиллерийские снаряды. Их скорость у поверхности Земли составляет 700-4000 м/с. Если скорость невелика, около 700 м/с, то на месте падения метеорита образуется яма, совпадающая с его контуром, а сам метеорит остается целым. Так было с 60-тонным метеоритом Гоба, найденным на юго-западе Африки в 1920 году.

При ударе со скоростью 2000 - 4000 м/с метеорит исчезает, и при его взрыве выделяется столько энергии, что на месте падения образуется огромный кратер (упавший в 1891 году железный Аризонский метеорит, например, оставил кратер диаметром 1207 м и глубиной 170 м). В таких кратерах никогда не находят крупных метеоритных тел: практически вся масса твердого метеорита превращается в пар.

Все эти факты позволяют заметить следующие закономерности. Во-первых, движение металлических тел в обоих случаях заканчивается ударом о твердую преграду. Во-вторых, если их скорость до удара была меньше некоторой величины, ничего особенного не происходило, но если больше, то при ударе либо выделялась лишняя теплота, либо тело взрывалось. Нам удалось понять причину этого странного явления и обнаружить неизвестное ранее свойство металла.

Структурной основой любого металла служит жесткая кристаллическая решетка, узлы которой заняты положительными ионами. Пространство между ними заполнено почти свободными отрицательными электронами, хаотическое движение которых напоминает обычный газ. Решетка сохраняет свою форму только благодаря энергии металлической связи, существующей между этими разноименно заряженными частицами. Под энергией связи подразумевают энергию, которая требуется для сублимации или разделения твердого тела на отдельные нейтральные атомы при его исходной температуре 0 К.

Электростатические силы притягивают ионы к электронам, и можно сказать, что электронный газ, как клей, скрепляет решетку. Пока существует металлическая связь, оба сорта частиц пребывают в энергетическом равновесии. Для его нарушения, говорит теория твердого тела, необходимо, "чтобы кинетическая энергия системы (ионов и электронов) лишь немного возросла". Но чему равно это "немного", до сих пор оставалось неизвестным. Вместе с тем, согласно квантовой теории, если облако электронов каким-то образом упорядочить, их кинетическая энергия возрастет. Иными словами, стоит хотя бы часть свободных электронов сгруппировать, "отвлечь" от роли клея, собрав, например, в направленный поток, как одноименно заряженные ионы мгновенно покинут узлы решетки, отталкиваясь друг от друга. В этом и кроется постоянная готовность металлического кристалла к взрыву.

При традиционной обработке металла - ковке, штамповке и плавке - тепловая или механическая энергия подводится ко всем ионам и электронам одновременно. Поэтому в металлических кристаллах сохраняется энергетическое равновесие зарядов. При повышении их внутренней энергии металл последовательно переходит сначала в жидкое состояние, а затем и в пар. Но равновесное состояние кристаллов исключает их взрыв.

Тем не менее взорвать металл можно двумя силами: электрической или механической, воздействуя ими только на свободные электроны. В лабораторных условиях проще пользоваться электрической силой. Поразительны в этом смысле опыты французского физика Георга Вертгейма (G. Wertheim). В 1844-1848 годах он показал, что небольшой электрический ток (примерно в 10 раз более сильный, чем в обычной электропроводке) существенно меняет характеристики металлов. Их сопротивление на разрыв уменьшается, а модуль упругости снижается на 18%. Получается так: если нет тока и свободные электроны движутся хаотически, они надежно "склеивают" узлы решетки, защищают металл от разрыва, обеспечивают его высокую упругость. Но стоит сформировать из них направленный поток, как металл становится податливым к воздействию силы. А что станет с металлом, если электрический ток продолжать увеличивать, но металл охлаждать, сохраняя его твердое состояние?

Авторы проделали подобные опыты, пропуская ток по металлическим пленкам толщиной несколько сотен атомарных слоев. В столь тонком слое металл хорошо охлаждался воздухом и нагревался не выше 180°С.

Плотность тока j в пленках увеличивали в 1000 раз по сравнению с обычным проводом. При значениях j= (1,43÷8,04)·109 А/м2 (соответственно вольфрам и алюминий) энергетическое равновесие в кристаллах нарушалось настолько, что они взрывались, минуя жидкое состояние, за несколько микросекунд. Известно, что плотность тока пропорциональна скорости потока электронов, а кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости. Поэтому, когда плотность тока увеличивалась в тысячу раз, кинетическая энергия направленного (локализованного) потока электронов возрастала в миллион раз. Этого оказалось достаточно, чтобы "отвлечь" свободные электроны от роли "клея" и взорвать кристаллическую решетку. Способ взрыва твердого металла с помощью электрической силы, а также источник энергии, основанный на этом принципе, авторы запатентовали в 2000 году.

Электрический взрыв твердого металла оказался весьма эффективным. Энергия связи каждого атома, например, железа, превращенная в энергию взрыва, составляет около 8·106 Дж/кг (известное взрывчатое вещество тротил вдвое слабее). Вместе с тем эффективность взрывчатых веществ оценивается не только энергией, но и мощностью, то есть отношением энергии взрыва к его продолжительности. Благодаря кратковременности мощность взрыва металла в сотни раз больше, чем у того же тротила.

Проведенные опыты позволили наконец определить ту величину избытка кинетической энергии свободных электронов, которая нарушает равновесие частиц в металлическом кристалле. Мы установили, что труднее всего взорвать легкий алюминий. Для этого требуется электрическая энергия ß=1/66 его энергии связи. Легче всего взрывается тяжелый вольфрам - необходимая энергия составляет только 1/2133 энергии связи, и кпд взрыва близок к 100%, поскольку он равен (1 - ß)·100.

Действие механической силы на свободные электроны заметили давно. Наиболее известен опыт Толмена и Стюарта (Tolman R. C., Stewart T. D., 1916 год), в котором катушку медного провода раскручивали, как волчок, до линейной скорости 19,8 - 56,4 м/с, а потом резко останавливали с отрицательным ускорением 39,6 - 282 м/с2. Этого оказалось достаточно, чтобы свободные электроны пролетали по инерции мимо заторможенных ионов, выплескивались из меди во внешнюю цепь и фиксировались гальванометром как импульс электрического тока. Ток, однако, был настолько слаб, что не вызывал в металле никаких изменений. Скорость и ускорение метеоритов и снарядов намного выше, поэтому при их торможении возникает новое явление.

Рассмотрим снаряд как останавливающуюся катушку. Его атомы жестко связаны кристаллической решеткой в единый массив. Когда снаряд ударяет в броню, решетка останавливается, но свободные электроны продолжают двигаться по инерции так же, как в опыте Толмена и Стюарта. Только теперь их ускорение относительно ионов равно примерно 107 м/с2. Поскольку скорость направленного электронного потока пропорциональна ускорению, можно считать, что при торможении снаряда она на пять порядков больше, чем при остановке медной катушки. Это значит, что кинетическая энергия направленного потока электронов в снаряде будет на десять порядков выше, чем в меди. Именно эта энергия, обусловленная локализацией свободных электронов, и вызывает частичный распад снаряда или полный взрыв метеорита.

Признаками, определяющими, взорвется металл или нет, служат скорость v движения тела перед ударом, атомная масса А металла, из которого оно состоит, кинетическая энергия W ≈10-8Av2/2(в электронвольтах) каждого его атома, соответствующая скорости движения, энергия ε связи частиц в металле и их отношение α=W/ε

Из таблицы видно, что кинетическая энергия W атомов рассмотренных тел намного меньше энергии связи металла, из которого эти тела состоят, a <1. Поэтому ее, естественно, не хватает на испарение метеоритов или на передачу броневой мишени вчетверо большей теплоты. Кинетическая энергия служит лишь тем "запалом", который нарушает энергетический баланс кристалла во время торможения снаряда.

Теперь можно ответить на вопрос, поставленный в самом начале.

Автор статьи "Энергия "из ниоткуда" измерил теплоту, полученную мишенью, и посчитал, что эта энергия появилась неизвестно откуда потому, что кинетическая энергия снаряда меньше, чем тепловая энергия "перегретой" мишени. Но, взвесив снаряд до и после удара, он обнаружил бы, что снаряд стал легче. Расчеты показывают, что для получения 48% избыточной тепловой энергии снаряд массой 88,5 грамма должен потерять только 4,2 грамма металла. Исчезнувшая кристаллическая масса превратилась в пар, выделив ту избыточную энергию, которая "перегрела" мишень. Таким образом, нарушения закона сохранения энергии не произошло.

Итак, если нужно, чтобы металлическая болванка взорвалась, ударив о твердую преграду, необходимо увеличить ее скорость и выбрать для нее металл с максимальной атомной массой и минимальной энергией связи. По этим признакам металлы, способные взрываться при механическом взаимодействии, образуют ряд U235, W184, Fe56. Уран отвечает этим требованиям лучше всего. Прожигающий эффект урановых снарядов выражен очень ярко, а у стальных не наблюдается вовсе.



Подробнее см.: https://www.nkj.ru/archive/articles/4072/ (Наука и жизнь, МЕТАЛЛ ВЗРЫВАЕТСЯ!)"

последняя войнушка и гм ... craft наше будущее .

Когда эти уроды-люди перестанут убивать себе подобных,вот это будет патрон.
Но это будет тогда,когда на Земле останется один человек или никого.

у генералов один аргумент-куда девать миллиарды боеприпасов со складов

вот снаряд будущего

и средство стрельбы для него :)