T1: Úvod do předmětu zbraňové systémy

Transkript

1 T1: Úvod do předmětu zbraňové systémy Úvod organizace výuky, literatura Balistika Zvyšování výkonu zbraní Zbraňový systém Malorážové zbraně Dělostřelecké zbraně 1

2 Úvod Návaznost na předměty: Špeciálna technika Souběžně probíhá výuka: Munícia a výbušniny Následují: Optické a optoelektronické prístroje 2

3 Literatura Dělostřelecké zbraně, S 2182, pdf Malorážové zbraně, U 1377, pdf Vysokokadenční AZ, U 1390, pdf Kanóny a houfnice pozemního dělostřelectva (DEUS) Zbraně vysokých kadencí (DEUS) BVZ I, BVZ II (S , S /2) Guns I, Guns II (S3790/1,2 + CD) 3

4 Historie palných zbraní - Starověk (balista, katapulta) - Středověk (bombarda, kartoun, houfnice, rakety 10. s. Čína a 13. s. Arabové) - Pojem dělostřelectvo (artillery) 1537 Jindřich VIII - Rakety jako zbraň: obléhání britských vojsk r u Seringpatamu indickými vojsky - Napoleonská doba (dělo, reformy taktiky J.B. Gribeauvala, převzaly USA do r ) - Rusko-japonská dálka (kanón, houfnice, minomet) - nepřímá střelba (1905), střelba ze zakrytých pal. postavení, cíl není viditelný od děla v pal. postavení 4

5 Dělostřelecké zbraně starověku a středověku 5

6 Píšťala die Pistole Pistol Houfnice die Haubitze Howitzer 1420 bitva na Vítkově = Žižka odrazil Zikmundovo vojsko obléhající Prahu 1426 bitva u Ústí nad Labem 1427 bitva u Tachova 1431 bitva u Domažlic

7 Hlavňová palná zbraň - příklad vývrt hlavně střela prachové plyny Odlišovat pojmy: náboj, nábojka, nábojnice, zápalka, zapalovač, zápalkový šroub Znát průběhy tlaků v hlavni palné zbraně v závislosti na čase a na dráze střely viz vnitřní balistika

8 Balistika hlavňové zbraně 8

9 Vnitřní balistika náplň hlaveň zážeh střela hořící náplň ústí 9

10 Pozor p = f(t) a p = f(x s ) p (MPa) p (MPa) t (s) x x s (m) Výpočet zákluzu, dynamika zbraně. Začátek pohybu střely a zákluz hlavně (zbraně) při nenulovém tlaku! Od počátku iniciace (z nulového tlaku) chybí daný úsek. Nás zajímá tato část. Výpočet pevnosti hlavně 10

11 Vnější balistika Pohyb střely k cíli v atmosféře (odpory proti pohybu). Výsledný pohyb střely je většinou uvažován za součet translačního pohybu těžiště střely a jeho rotaci okolo těžiště. Existují také nerotačně stabilizované střely (TK). Podrobněji v předmětu Munícia a výbušniny 11

12 Koncová balistika náraz průraz probití Koncová balistika se zabývá vzájemným působením mezi střelou a cílem (náraz, probití, účinkem za překážkou). Podílí se na zdokonalování konstrukci s vyšším účinkem, tak na zlepšení ochrany cíle a je to nikdy nekončící boj. 12

13 Možnosti zvyšování výkonu hlavňových zbraní Pohonná hmota Q v ( kj/kg) benzín (potřebuje kyslík) černý prach současné prachové náplně do Be + 1 O 2 Be + E 2 uvolněná ( HF) 2H H + E 2 uvolněná (rekombinace) atomová bomba termonukleární bomba

14 Účinnost přeměny energie v T u max mv q ω 2 u 2mQ V 2a 1 účinnost přeměny % Q v výbuchové teplo, m q hmotnost střely, m w hmotnost prach. náplně, v u úsťová rychlost střely, a rychlost zvuku v plynu k poměr měrných tepel vztah odvodil Schardin (1932 Německo) max. dosažitelná rychlost 8000 m/s při nulovém tlaku před střelou (odsátý vzduch před střelou) v USA zpřesněno (1992) - rychlost cca 3000 m/s;

15 Nekonvenční způsoby urychlování střel Kapalné pohonné hmoty Elektromagnetický princip Elektrotermální princip

16 Princip děla na KPH P bulk loaded (volně uložená, kompaktní plnění) nejjednodušší Problémy s částečným plněním a zážehem v různých elevacích Nefunkčnost od vzduchových bublin vedoucích k detonaci a nestabilní funkci

17 Některé charakteristiky a problémy KPH Energetický obsah až (2-3)x vyšší, než TPH Vyšší výbuchové teploty, než TPH Snadná změna náplně Odpadá těsnění závěr-nábojnice Možnost plynulé dodávky? Vysoká kadence? Ohrožení obsluhy? Snížení dýmu a záblesku? Vhodné zvláště pro systémy nepřímé střelby

18 ELEKTRICKY URYCHLOVANÉ STŘELY 18. století první zmínky 1900 Norsko 1940 Německo & Japonsko 1970 Austrálie 1980 USA, UK, Rusko (?) 21. století aplikace na tankové kanóny?

19 Požadavky na energii a výkony Uvažujme 140mm 45d TK Dráha střely s = 0,14 x 45 = 6,3 m m = 5 kg v = 2500 m/s E = mv 2 /2 = 15,625 MJ Střední zrychlení střely a = v 2 /2s = = m/s 2 Pohyb v hlavni t = v/a = 5 ms Střední výkon/střelu = E/t = 3,125 GW

20 Požadavky na energii a výkony Systém pro použití musí uchovat energii pro cca 5 výstřelů při 40% účinnosti přeměny energie, tedy E = 5 x 15,625/0,4 = 195 MJ. Energii dodává motor tanku Předpokládejme výkon P = 1000 kw Doba pro generování energie 195 MJ bude E/P = 3min 15s.

21 člen posuvně uložený posouvá střelu RAIL GUN Vodící kolejnice pulsní zdroj zásobník energie primární motor

22 COIL GUN cívka kotvy Statorové cívky pulsní zdroj zásobník energie primární motor

23 ELECTRO-THERMAL GUN generátor plazmy pulzní zdroj zásobník energie primární motor horká plazma kapalina s nízkou molekulovou hmotou P

24 ELECTRO-THERMAL-CHEMICAL GUN (ETCG) konvenční TPH vstřikovač plazmy zdroj el. energie Plazma umožní řízení vnitrobalistického děje, vyšší účinnost a optimalizaci děje vyšší počáteční rychlost

25 Pojem Zbraňový systém Zbraňové systémy malorážové a dělostřelecké, jednoduché systémy označujeme jako zbraň (pistole, kulomety, děla bez složitých systémů 25 řízení palby)

26 Části děl. zbraňových systémů Dělo 81 mm minomet SŘP ASPRO 155 mm střela BONUS laserový dálkoměr 26

27 Malorážový zbraňový systém OCSW 27

28 Náboje malorážové jednotná střela prachová náplň nábojnice zážehová slož hromadná střela plášť nábojnice zátka prachová náplň kování zápalka d 0, n zápalka n ráž, d průměr hlavně

29 Náboje kulomety, aut. kanóny 35 mm střela AHEAD 152 ks submunice 12,7 mm střela pro odstřelovací pušku 29

30 Jednotné náboje děl. zbraní aktivně reaktivní náboj M913 pro houfnici M119A1 přídavný motor dostřel 19,5 km; použití britská houfnice L119 vyráběná licenčně v USA minometný náboj ráže 120 mm 30

31 152 mm nábojnicový náboj 31

32 Kontejnerové střely a střely s koncovým navedením Střela OGRE: Střela BONUS vyhledávací výška 175 m, plocha m 2, rychlost klesání 45 m/s, 2 PT hlavice, ič detektor, laser. výškoměr, probití 100 mm 63 střel. Plocha pokrytá jednou 32 střelou je do 18,000 m 2 podle dostřelu

33 Náboje používané v dělostřelectvu zpravidla dělené NATO standard 155 mm 33

34 Rozsahy dostřelu děl modulové náplně 34

35 Rozsahy pokrytí střelbou Rozsahy dostřelu 105 mm houfnice při konstantním náměru cca 33 Obecně se používá až 9 náplní Výhoda modulových náplní a automatizace jejich nabíjení u moderních děl Zbraň s konstantní prach. náplní plochá dráha nevýhoda v horách, ve městech V TS rozsahy pokrytí různými náplněmi pro danou elevaci Větší rozsah používaných náplní komplikuje nabíjení 35

36 Náboje tankových kanónů 36

37 5. Systémy řízení palby Růst složitosti zbraní závislost na prostředcích řízení palby: zjištění a lokalizace cílů (cíl je není, místo souřadnice) zvláště v hloubce; bezpilotní prostředky, radary s velkým dosahem a dělostřelecké pozorovatelny prostředky pozorovatelů (dálkoměry, noční přístroje) topografické prostředky (inerciální, GPS) meteorologické prostředky měření počáteční rychlosti střely počítače, řešící úlohu střetnutí systémy pro přenos dat zvuk, text, obraz šířka přenášeného pásma 37

38 Radiolokátor Arthur v AČR podvozek TATRA, dosah 40 km, vyhledává více jak 100 cílů/min 38

39 Malorážové zbraně ČR, SR Základní jednotky Osobní obranné zbraně pistole Pi-82, Sa-61 Základní zbraně jednotlivce Sa-58P, Sa-58V, Sa- 58Pi Základní podpůrné zbraně UK-59L, AGS-17 Doplňkové zbraně 7,62 SVD, 12,7 FALCON Speciální jednotky Osobní obranné zbraně ČZ-75B, P-38, GLOCK, Sa-61 Základní zbraně jednotlivce Sa-58, G-3 A3, M16A1 Základní podpůrné zbraně UK-59L, AGS-17, Falcon (ZVI) Speciální a doplňkové zbraně samopaly MP-5, Beretta, UZI, brok. Benelli M3T 12,7 Barret Granátomet 40 mm CIS GL

40 Vybavení armád v zahraničí Základní jednotky Osobní obranné zbraně pistole & samopaly na standardní náboj ráže 9 mm viz dále Základní zbraně jednotlivce Automatické pušky (AP) na 5,56x45 (+ LK 5,56 x 45 nebo 7,62 x 51 ) Soubory (na náboj 5,56x45): 1) AP+RK (ruční kulomet) 2) KrAP+AP+RK + puškový granátomet Základní podpůrné zbraně kulomety na standard.náboj 7,62 odstřelovací pušky 7,62, 12,7 granátomety ráže 40 mm Speciální jednotky dtto + PDW (P-90, MP-7), spec. granátomety, vrhače dýmových granátů, spec.pušky (odstřelovací pušky, antimaterial rifle12,7-20mm) bohaté příslušenství (svítilny, laserové značkovače, zaměřovače pro ruční automatické zbraně, zaměřovací dalekohledy pro přesné zbraně, přístroje nočního vidění ) Speciální chladné zbraně

41 Charakteristiky vybraných malorážových zbraní armád Pistole Samopaly Automatické pušky Kulomety

42 Charakteristiky vybraných zbraní armád - pistole Označení Náboj v 0 [m. s -1 ] E 0 [J] Hmotnost [kg] Kapacita zásobníku CZ 75 CD 9 x , H&K USP 9 x , Glock 17 9 x , Beretta 92 S 9 x , SIG P226 9 x ,830 13

43 Pistole CZ75 Compact D HK USP

44 Charakteristiky vybraných zbraní armád NATO - samopaly Označení Náboj v 0 [m. s -1 ] E 0 [J] Hmotnost [kg] Kadence [r. min -1 ] Kapacita zásobníku Sa vz. 61 7,65 x , H&K MP5 9 x , UZI 9 x , Beretta M12 9 x ,

45 Samopaly Sa vz.61 HK MP5 UZI

46 Charakteristiky vybraných zbraní Automatické pušky Označení Náboj v 0 [m. s -1 ] E 0 [J] Hmotnost [kg] * Kadence [r. min -1 ] Kapacita zásobníku AP vz. 58 7,62 x , AUG 5,56 x , H&K G36 5,56 x , FAMAS 5,56 x , FN FAL 7,62 x , L85 A1 5,56 x , M16 A2 5,56 x , * hmotnost prázdné zbraně se zásobníkem

47 Pušky AUG AKM L85A1

48 Charakteristiky vybraných kulometů Označení Náboj v 0 [m. s -1 ] E 0 [J] Hmotnost [kg] Kadence [r. min -1 ] Způsob zásobování UKl vz. 59 7,62 x 54R ,6 750 pás H&K MG4 5,56 x ,5 750 pás M-60 7,62 x pás FN MINIMI 5,56 x ,1 900 zásobník / pás L86 A1 5,56 x ,3 730 zásobník RPK 74 5,45 x ,0 600 zásobník (75)

49 Charakteristiky vybraných zbraní armád - kulomety RPK 74

50 Vývojové trendy malorážových zbraní Zkvalitňování současné výzbroje Zvyšování spolehlivosti souborů zbraní Bohaté příslušenství Nová koncepce zbraní na dosavadním principu Nová osobní obranná zbraň (PDW) Nová zbraň jednotlivce (OICW) Nová podpůrná zbraň (OCSW) Speciální zbraně antimaterial rifle apod. Elektronizace zbraní Elektrické odpalování stačí baterie (EIW) Elektrický pohon automatiky (EX-34) Vývoj nových principů zbraní

51 PDW (Personal Defence Weapon) Výkonná kompaktní automatická zbraň pro osobní obranu a vybavení speciálních jednotek, osádek techniky Přijatelný impuls výstřelu+ značný účinek v cíli-nový náboj (5,7x28 mm) Nahrazuje všechny verze pistolí revolverů, samopalů, někde i krátkých verzí AP Jediné v sériové výrobě MP- 7, P-90, v ČR vyvíjen systém HROM (MOR)

52 OICW (Objective Individual Combat Weapon) Víceúčelová zbraň jednotlivce Zahrnuje 2 moduly - KE modul (AP 5,56 mm) - HE modul (20-30 mm aut. granátomet) Systém řízení palby pro pozorování, zamiřování, měření parametrů střelby, komunikaci s nadřízeným, umožňuje např. přesné časování granátů

53 OCSW Objective Crew Served Weapon Univerzální, kompaktní, extrémně lehká a přesná podpůrná zbraň ráže mm Nahrazuje velkorážové kulomety, automatické granátomety a těžké kulomety Použití jako přenosná zbraň s možností využití na lehkých vozidlech, OT, jako přídavná výzbroj BVP a tanků Dva druhy nábojů, nový systém řízení palby, účinný dostřel 2000m xm-307

54 Dělostřelecké zbraně děla jsou určena především pro úkoly NEPŘÍMÉ STŘELBY dělostřelectva PŘÍMÁ STŘELBA je sekundárním úkolem dělostřelectva, ale hlavním úkolem střelby tanků, BVP, PLK Konstrukce děl. zbraní je ovlivněna hmotností střely, dostřelem a přesností střelby někdy zvaný palebný výkon a činností na bojišti (určuje úroveň mobility a ochrany zbraně a osádky). Ekonomické a alianční požadavky (normy, standardy, zaměnitelnost, interoperabilita, otevřenost systému pro modernizaci)

55 Konflikt požadavků Řada požadavků je konfliktních (např. mobilita, ochrana, dostřel), proto dělostřelectvo je vybaveno skupinou zbraní, aby mohly plnit úkoly přímé a nepřímé střelby: - Děla (houfnice, kanónové houfnice a kanóny) - Minomety - Raketové zbraně

56 Požadavky na budoucí dělostřelectvo základní palebnou jednotkou se stává dělo Operace jednotky Baterie nebo Četa = Palebná jednotka od roku 1990 Operace samostatné zbraně Houfnice = Palebná jednotka prostor operací se zvýší 5x zvýšit účinek v cíli 10x snížení logistické podpory na 1/10 snížení lidských zdrojů na ½

57 MRSI (Multiple Rounds Simultaneous Impact) MRSI střelba vliv konstrukce nabíjecího systému, SŘP a systému zamíření zbraně

58 1950 s návrh Evoluce M M109 25d krátká hlaveň dostřel 15/20 Km 1973 M109 A M109 A2/A3 RAM a bezpečnost 39 ráží dostřel 18/24 km A2-nová konstrukce A3-upgrade 1992 M109 A4/A5 52d extended range polo-automatické nabíjení laserový zážeh A4-NBC/RAM zlepšení A5-nová zbraň (24/30 Km) 2000 s Technology XX International Howitzer, Crusader vývoj zastaven změna NLOS-C zůstane PALADIN SŘP zlepšení: - RAM - přežití - ničení M109A6 Paladin modernizace 152mm ShKH neproběhla

59 Budoucnost dělostřelectva USA 155mm M777 NLOS-C M109A6 PALADIN 105mm H M119

60 Francie mm CAESAR radar poč. rychlosti 155 mm / 52 rážová hlaveň palubní počítač integrace C3 INU rydla 5 členná obsluha v pancéřové kabině klimatizace terénní podvozek 18 nábojů

61 SPACIDO 1 3 start brzdících kroužků Sledování dráhy střely RL na ústí 2 4 Aktivace zapalovače Příkaz korekce dráhy zaslána na zapalovač (čas pro aktivaci brzdících kroužků)

62 SPACIDO Dráha sledována MVR (Muzzle Velocity Radar). Standard deviation < 0.24 s ref. Sekvence činností Rychlost střely je měřena během prvních 5,000 m. Srovnání skutečné a předpokládané rychlosti střely Výpočet korekce Korekční povel přenesen modulací signálu z MVR Spuštění brzdícího kroužku

63 SAMPRASS Zvýšení přesnosti Standard deviation Dálka Směr NATO budget error ref. 500 m 150 m SAMPRASS < 0.12 ref. 60 m 160 m SPACIDO < 0.24 ref. 95 m 160 m

64 SAMPRASS Dráha sledována GPS Standard deviation < 0.12 s ref Sekvence činností GPS přijímač na SAMPRASS modulu GPS signál předáván do pal.postavení Srovnání skutečné a předpokládané polohy střely Výpočet korekce Korekční signál přenášen kanálem spojení země-vzduch Spuštění brzdícího kroužku

65 ITÁLIE Šípově stabilizované střely bez RM Zvýšení dostřelu zajištěno zvýšením úsťové rychlosti a zlepšením aerodynamiky Kompatibilita s PzH 2000, FH70 a M109L Optimalizace ceny k výkonům tomelara/pdf/business/land/ammunition/vu LCANO155mm.pdf zionamento_vulcano.aspx

66 Itálie mm VULCANO konfigurace Neřízená střela s dlouhým dosahem a multifunkčním zapalovačem 65 km Řízená střela s inerciálním systémem navigace (IMU), GPS přijímačem a multifunkčním zapalovačem 95 km

67 Švédsko 155mm systém Archer střela BONUS (+ Francie) střela Excalibur (+ USA) komunikace s dělostřeleckou střelou za letu (man in the loop)

68 Přesnost do 10 m v celém rozsahu dostřelu Excalibur Navigace & Řízení dno střely bojová náplň

69 SLOVENSKO VÝVOJ 155mm /52 cal. ZUZANA- A1 hlaveň: 155 mm, 52 ráží kadence: 8 výstř. v 1. minutě 22 výstř. během 3 minut max. dostřel: bojová hmotnost: 41.5 km ( ERFB-BB) 32 t osádka: 4 ZUZANA 2000 a HIMALAYA mají hlaveň délky 45 ráží

70 KONEC 70