مخترق الطاقة الحركية

القذيفة الخارقة للطاقة الحركية ( KEP )، والمعروفة أيضًا باسم القذيفة الخارقة ذات القضيب الطويل ( LRP )، هي نوع من الذخيرة المصممة لاختراق دروع المركبات باستخدام مقذوف عالي الكثافة المقطعية يشبه السهم . ومثل الرصاصة أو سلاح الطاقة الحركية ، لا تحتوي هذه الذخيرة على متفجرات ، بل تستخدم الطاقة الحركية فقط لاختراق الهدف. وتُعد ذخائر KEP الحديثة عادةً من نوع القذيفة الخارقة للدروع ذات الزعانف المثبتة والقابلة للفصل (APFSDS).

كانت المدافع الأولى تطلق ذخيرة الطاقة الحركية، التي كانت تتألف في البداية من كرات ثقيلة من الحجر المشغول ، ثم لاحقًا من معادن كثيفة . ومنذ البداية، كان الجمع بين طاقة الفوهة العالية ووزن القذيفة وصلابتها من أهم العوامل في تصميم هذه الأسلحة. وبالمثل، كان الغرض الأساسي من هذه الأسلحة عمومًا هو اختراق الدروع الواقية للمركبات المدرعة أو غيرها من المنشآت الدفاعية ، سواء كانت جدرانًا حجرية أو أخشاب سفن شراعية أو دروع دبابات حديثة. وقد ظلت ذخيرة الطاقة الحركية، بأشكالها المختلفة، الخيار الأمثل لهذه الأسلحة نظرًا لخصائصها الباليستية النهائية عالية التركيز .

يجمع تطوير القذيفة الخارقة الحديثة ذات الطاقة الحركية بين جانبين من تصميم المدفعية: السرعة العالية عند الفوهة والقوة المركزة. تُحقق السرعة العالية عند الفوهة باستخدام قذيفة ذات كتلة منخفضة ومساحة قاعدة كبيرة داخل ماسورة المدفع. يؤدي إطلاق قذيفة صغيرة القطر مغلفة بغلاف خارجي خفيف الوزن، يُسمى " السابوت" ، إلى زيادة السرعة عند الفوهة. بمجرد خروج القذيفة من الماسورة، يصبح السابوت غير ضروري ويتساقط على شكل قطع. هذا يجعل القذيفة تتحرك بسرعة عالية مع مساحة مقطع عرضي أصغر ومقاومة هوائية أقل أثناء طيرانها نحو الهدف (انظر: المقذوفات الخارجية والمقذوفات النهائية ). طورت ألمانيا سابوتات حديثة تحت اسم " ترايبسبيغل " ("مرآة الدفع") لإعطاء مدافعها المضادة للطائرات ارتفاعًا إضافيًا خلال الحرب العالمية الثانية . قبل ذلك، استُخدمت أغطية خشبية بدائية لقرون على شكل سدادة خشبية تُثبّت في مؤخرة المدفع أو تُعبأ قبل قذائف المدفع، وتوضع بين شحنة الوقود والقذيفة. وكلمة "sabot" (تُنطق / ˈsæboʊ / سابو في الإنجليزية) [ ¹ ] ^هي الكلمة الفرنسية التي تعني القباقيب الخشبية ( وهي ^أحذية خشبية تُلبس تقليديًا في بعض الدول الأوروبية).

تم تحقيق تركيز القوة في مساحة أصغر في البداية باستبدال القذيفة المعدنية المفردة (عادةً الفولاذ ) بقذيفة مركبة تتكون من معدنين، نواة ثقيلة (مصنوعة من التنجستن ) داخل غلاف خارجي معدني أخف. عُرفت هذه التصاميم باسم القذيفة الخارقة للدروع المركبة الصلبة (APCR) لدى البريطانيين، والقذيفة الخارقة للدروع عالية السرعة (HVAP) لدى الأمريكيين، والقذيفة ذات النواة الصلبة ( hartkern ) لدى الألمان. عند الاصطدام، كان للنواة تأثير أكثر تركيزًا بكثير من القذيفة المعدنية العادية من نفس الوزن والحجم. وكانت مقاومة الهواء والتأثيرات الأخرى مماثلة لتلك الخاصة بالقذيفة ذات الحجم المماثل. استُخدمت قذائف خارقة للدروع عالية السرعة (HVAP) بشكل أساسي من قبل مدمرات الدبابات في الجيش الأمريكي، وكانت نادرة نسبيًا نظرًا لارتفاع تكلفة نواة التنجستن وإعطائها الأولوية لتطبيقات أخرى.

بين عامي 1941 و1943، جمع البريطانيون بين التقنيتين في قذيفة خارقة للدروع ذات غلاف قابل للفصل (APDS). حلّ الغلاف محلّ الغلاف المعدني الخارجي لقذيفة خارقة للدروع ذات غلاف قابل للفصل (APCR). داخل المدفع، كانت القذيفة ذات قاعدة عريضة لتحقيق أقصى تسارع من الشحنة الدافعة، ولكن بمجرد خروجها، كان الغلاف يتساقط ليكشف عن قذيفة ثقيلة ذات مساحة مقطع عرضي صغيرة. مثّلت قذائف APDS السلاح الحركي الأساسي لمعظم الدبابات خلال الفترة المبكرة من الحرب الباردة، على الرغم من أنها عانت من عيب رئيسي يتمثل في عدم الدقة. تم التغلب على هذا العيب مع طرح قذيفة خارقة للدروع ذات غلاف قابل للفصل ومثبت بزعانف (APFSDS) خلال سبعينيات القرن العشرين، والتي أضافت زعانف تثبيت إلى المخترق، مما زاد من دقتها بشكل كبير. ^{[ 2 ]}

يعتمد مبدأ عمل القذيفة الخارقة للطاقة الحركية على استخدامها لطاقتها الحركية، التي تتناسب مع كتلتها وسرعتها ، لاختراق الدروع. وفي حال اختراق الدروع، فإن الحرارة والشظايا (رذاذ الجسيمات) الناتجة عن اختراق القذيفة للدروع، بالإضافة إلى موجة الضغط المتولدة، تُدمر الهدف في الوضع الأمثل. ^{[ 3 ]}

تعمل أسلحة الطاقة الحركية الحديثة على زيادة الضغط (الطاقة الحركية مقسومة على مساحة الاصطدام) الموجه إلى الهدف عن طريق:

• زيادة الكتلة إلى أقصى حد - أي استخدام أكثر المعادن كثافة عمليًا، وهو أحد أسباب استخدام اليورانيوم المنضب أو كربيد التنجستن في كثير من الأحيان - وسرعة فوهة المقذوف ، حيث تتناسب الطاقة الحركية مع الكتلة m ومربع سرعة المقذوف v${\displaystyle (mv^{2}/2).}$
• تقليل العرض، لأنه إذا لم يتقلب المقذوف، فسيصطدم بسطح الهدف أولاً. وبما أن معظم المقذوفات الحديثة لها مساحات مقطع عرضي دائرية، فإن مساحة تأثيرها تتناسب طرديًا مع مربع نصف القطر r (مساحة التأثير هي${\displaystyle \pi r^{2}}$وللسبب نفسه، فإن "الشحذ الذاتي" من خلال توليد نطاقات القص الأديباتية يعتبر أيضًا ميزة مرغوبة لمادة المقذوف. ^{[ 4 ]}

يلعب طول المخترق دورًا كبيرًا في تحديد عمق الاختراق النهائي. عمومًا، لا يستطيع المخترق اختراق عمق يتجاوز طوله، إذ يؤدي الإجهاد الناتج عن الصدمة والثقب إلى تآكله. ^{[ 5 ]} وقد أدى ذلك إلى التصاميم الحالية التي تشبه سهمًا معدنيًا طويلًا .

بالنسبة للمخترقات أحادية الكتلة المصنوعة من مادة واحدة، يمكن لصيغة الاختراق التي وضعها ويلي أودرمات و دبليو لانز حساب عمق اختراق قذيفة خارقة للدروع ذات زعانف مسطحة. ^{[ 6 ]}

في عام 1982، أدى بحث تحليلي يستند إلى مفاهيم ديناميكا الغاز وتجارب على اختراق الهدف ^{[ 7 ]} إلى استنتاج حول كفاءة المقذوفات الصادمة بأن الاختراق يكون أعمق ^{[ 8 ]} باستخدام أشكال ثلاثية الأبعاد غير تقليدية. ^{[ 9 ]}