Utente:Armilio/Sandbox2

A kinetic energy penetrator is a type of ammunition which uses kinetic energy as the primary means of penetrating armour. Ammunition of this kind lacks explosive, so in order to successfully penetrate modern armour, the round must travel at a high velocity and the force of impact must be concentrated to a small area. These requirements have led to the round commmonly being shaped as a long sleek rod.

To produce very high speeds the ammunition is normally composed of a narrow penetrator surrounded by a sabot which expands the diameter to the full barrel width of the firing gun. This allows the pressure of the propellant gasses to act on the full size base and produce rapid acceleration of the round, which is lighter than a full metal round of the same diameter would be. Once the round leaves the barrel the sabot falls off, leaving the penetrator travelling at high speed and with a smaller cross-sectional area, which reduces aerodynamic drag during the flight to the target. This technique was first used in anti-tank guns during World War 2.

KE-penetrators for tanks are commonly just 2-3 centimeters in diameter, and 50-60 centimeters long. To maximize the amount of kinetic energy released on the target, the penetrator must be made of an hard and heavy material, such as tungsten or depleted uranium. If the penetrator was in a soft material such as lead its kinetic energy would be dissipated as heat on hitting the hard armor and no effective penetration would happen.

Because a long, thin rod is aerodynamically unstable and tends to tumble in flight, two different approaches have been used to stabilise them. The oldest is rifling, which spins the round. This is the technique generally used in British guns. An alternative approach is to add fins like those of an arrow to the base and fire the round from a smooth bore gun. This is the approach commonly used in recent Russian, German and US guns. Sometimes a rifled barrel has been combined with fin stabilisation, using some system to prevent the round from spinning in the barrel. the rifled barrel approach improves the accuracy of the other types of ammunition which must be fired.

Other names for KE-penetrators include APFSDS (Armour Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot) and long-rod penetrator. It is generally accepted that KE-penetrators are the most effective ammunition in penetrating armour today.

A typical rifle bullet is also a kinetic energy penetrator when faced with either body armour or lightly armoured vehicles and there have at times been moves to use the sabot and thin penetrator approach in rifle ammunition, either to lower the weight of the round or to increase penetration. These attempts have generally been less successsful than conventional rounds for other target types and have not replaced them as general purpose ammunition.

A kinetic energy penetrator (also known as a KE weapon) is a type of ammunition which, like a bullet, does not contain explosives and uses kinetic energy to penetrate the target.

The term can apply to any type of armour-piercing shot but typically refers to a modern type of armour piercing weapon, the armour-piercing fin-stabilized discarding sabot (APFSDS), a type of long-rod penetrator (LRP), and not to small arms bullets.

The 'Fin' round travels at around 975 m/s (3200 ft/s), resulting in the generation of three and a half tonnes of force (3.5 · 1000 kg · ~9.80665m/s² ≈ 34,323.275 N) when it comes in contact with a weighted and/or fixed object. Speed, and therefore energy, inevitably decreases during flight, however it is still very deadly at ranges up to six kilometers.

The opposite technique to KE-penetrators uses chemical energy penetrators. There are two types of these shells in use: high explosive anti-tank (HEAT) and high explosive squash head (HESH). They have been widely used against armour in the past and still have a role but are less effective against modern composite armour such as Chobham, Kanchan as used on main battle tanks today.

The principle of the kinetic energy penetrator is that it uses its kinetic energy, which is a function of mass and velocity, to force its way through armour. The modern KE weapon maximizes KE and minimizes the area over which it is delivered by:

• being fired with a very high muzzle velocity
• concentrating the force in a small impact area while still retaining a relatively large mass
• maximizing the mass of whatever (albeit small) volume is occupied by the projectile—that is, using the densest metals practical, which is one of the reasons depleted uranium is often used.

This has led to the current designs which resemble a long metal arrow.

The first cannon fired kinetic energy ammunition. First these were round balls of worked stone, then round balls of metal. From the beginning, combining high muzzle energy with projectile density and hardness have been the foremost factors in the design of such weapons. Similarly, the foremost purpose of such weapons has generally been to defeat armour or other defensive structures, whether stone castle walls, ship timbers, or modern tank armour. Chemical energy ammunition in its various forms has consistently been the choice for those weapons which due to various factors of their design could not generate the high muzzle energy needed by a kinetic energy weapon.

The development of the modern KE penetrator combines two aspects of artillery design; high muzzle velocity and concentrated force. High muzzle velocity is achieved by using a projectile with a low mass and large base area in the gun barrel. Firing a small size projectile wrapped in a lightweight outer shell, called a sabot, raises the muzzle velocity. Once the shell clears the barrel, the sabot is no longer needed and falls off in pieces. This leaves the projectile traveling at high velocity with a smaller cross-sectional area and reduced aerodynamic drag during the flight to the target (see external ballistics and terminal ballistics). Germany developed modern sabots under the name "Treibspiegel" ("propulsion mirror") to give extra altitude to their anti-aircraft guns during the Second World War. Before this, primitive wooden sabots had been used for centuries in the form of a wooden plug attached to or breech loaded before cannon balls in the barrel, placed between the propellant charge and the projectile. The name "sabot" is the French word for clog (a wooden shoe traditionally worn in some European countries). According to one theory, the word "sabotage" is derived from this specific meaning of "sabot".

Concentration of force into a smaller area was attained by replacing the single metal (usually steel) shot with a composite shot using two metals, a heavy core (based on tungsten) inside a lighter metal outer shell. These designs were known as Armour Piercing Composite Rigid (APCR). On impact, the core had a much more concentrated effect than plain metal shot of the same weight and size. However, the air resistance and other effects were the same as for the shell of identical size.

Between 1941 and 1943, the British combined the two techniques in the Armour-piercing discarding sabot (APDS) round. The sabot replaced the outer metal shell of the APCR. While in the gun the shot had a large base area to get maximum acceleration from the propelling charge but once outside, the sabot fell away to reveal a heavy shot with a small cross-sectional area. High Velocity Armor Piercing (HVAP) rounds were also introduced by the United States Army, and were primarily used by tank destroyers.

The APDS was initially the main design of KE penetrator. The logical progression was to make the shot longer and thinner to concentrate the kinetic energy in a smaller area. However a long, thin rod is aerodynamically unstable; it tends to tumble in flight and is less accurate. Traditionally, shells were given stability in flight from the rifling of the gun barrel, which imparts a spin to the round. Up to a certain limit this is effective, but once the projectile's length is more than six or seven times its diameter, rifling becomes less effective. Adding fins like the fletching of an arrow to the base gives the round stability, hence Armour-Piercing Fin-Stabilized Discarding Sabot (APFSDS). The spin from rifling decreases the effective penetration of these rounds (rifling diverts some of the linear kinetic energy to rotational kinetic energy, thus decreasing the round's velocity and impact energy) and so they are generally fired from smoothbore guns; a practice that has been taken up by Israel—a major supplier of "arrow" rounds ^{[senza fonte]}—China, France, Pakistan, Germany, Soviet Union/Russia and the United States in their tanks. Another reason for the use of smoothbore guns is that shaped charge HEAT munitions lose much of their effect to rotation. APFSDS can still be fired from rifled guns but the sabot is of a modified design incorporating bearings to isolate the spin of the sabot in the barrel from the round itself, so far as practicable. Rifled guns have been kept in use by some nations (the UK and India, for example) because they are able to fire other ammunition such as HESH rounds with greater accuracy. However, the rifling wears down under regular APFSDS use and requires more maintenance. For these reasons the British Challenger 2 is being trialled with a Rheinmetall 120mm smoothbore gun.

KE penetrators for modern tanks are commonly 2–3 cm in diameter, and 50–60 cm long; as more modern penetrators are developed, their length tends to increase and the diameter to decrease. However the development of heavy forms of reactive armour designed to shear long rod penetrators has prompted the reversal of this trend in the newest U.S. rounds. To maximize the amount of kinetic energy released on the target, the penetrator must be made of a dense material, such as tungsten carbide or depleted uranium (DU) alloy (Staballoy). The hardness of the penetrator is of less importance, but is still a factor as abrasion is a major component of the penetrator defeat mechanism. As DU is itself not particularly hard, it is alloyed with nickel, zinc, or both. DU is pyrophoric; the heated fragments of the penetrator ignite after impact on contact with air, setting fire to fuel and/or ammunition in the target vehicle, thereby compensating for the lack of an explosive warhead in the penetrator. Additionally, DU penetrators exhibit significant adiabatic shear band formation. A common misconception is that, during impact, fractures along these bands cause the tip of the penetrator to continuously shed material, maintaining the tip's conical shape—Whereas other materials such as unjacketed tungsten tend to deform into a less effective rounded profile, an effect called "mushrooming". In actuality, the formation of adiabatic shear bands means that the sides of the "mushroom" tend to break away earlier, leading to a smaller head on impact, though it will still be significantly "mushroomed". Tests have shown that the hole bored by a DU projectile will be of a narrower diameter than for a similar tungsten projectile.^[1]

Typical velocities of APFSDS rounds vary between manufacturers and muzzle length/types. As a typical example, the American General Dynamics KEW-A1 has a muzzle velocity of 1,740 m/s (5,700 ft/s).^[2] This compares to 914 m/s (3,000 ft/s) for a typical rifle (small arms) round. APFSDS rounds generally operate in the range of 1,400 to 1,900 m/s. The sabots also travel at such a high velocity that upon separation, they may continue for many hundreds of metres at speeds that can be lethal to troops and damage light vehicles.

The counterpart of APFSDS in rifle ammunition is the saboted flechette. A rifle firing flechettes, the Special Purpose Individual Weapon, was under development for the U.S. Army, but the project was abandoned.

Un APFSDS è un tipo di munizioni che utilizza l'energia cinetica come mezzo principale di penetrazione armatura. Le munizioni di questo genere non hanno un grande potenziale esplosivo, per cui al fine di penetrare con successo una armatura moderna, il proiettile deve viaggiare a una velocità elevata e la forza d'impatto deve essere concentrato su una piccola area. Tali requisiti hanno portato questo tipo di proiettile ad essere molto lunghi e sottili.

Per produrre velocità molto elevate il proiettile è normalmente composto da uno stretto proiettile circondato da un sabot che espande il diametro del proiettile a quello della canna del cannone. Questo permette la pressione del gas propellente di produrre una rapida accelerazione dovuto ad una maggior pressione. Una volta che il proiettile lascia la canna il sabot si stacca, lasciando il proiettile viaggiare ad alta velocità e con una superficie più piccola della sezione trasversale, il che riduce la resistenza aerodinamica durante il volo verso il bersaglio. Questa tecnica è stata la prima volta nel cannoni anticarro durante la seconda guerra 2.

KE-penetratori per i serbatoi sono in genere solo 2-3 centimetri di diametro, e 50-60 centimetri di lunghezza. Per massimizzare la quantità di energia cinetica rilasciata sul bersaglio, il penetratore deve essere fatta di un materiale duro e pesante, come il tungsteno o uranio impoverito. Se il penetratore era in un materiale morbido come il piombo la sua energia cinetica verrebbe dissipata come calore a colpire la corazza dura e nessuna penetrazione efficace sarebbe accaduto.

Perché una lunga canna sottile è aerodinamicamente instabile e tende a cadere in volo, due diversi approcci sono stati usati per essere stabilizzati. La più antica è la rigatura, che gira la partita. Questa è la tecnica generalmente utilizzato nelle pistole britannica. Un approccio alternativo è quello di aggiungere pinne simili a quelle di una freccia alla base e fuoco il giro da un fucile ad anima liscia. Questo è l'approccio comunemente utilizzato nei recenti russo, tedesco e armi degli Stati Uniti. A volte una canna rigata è stato combinato con la stabilizzazione pinna, usando qualche sistema per evitare il ciclo di filatura in canna. l'approccio canna rigata migliora la precisione degli altri tipi di munizioni che devono essere licenziati.

Altri nomi per KE-penetratori comprendono APFSDS (Armour Piercing Fin stabilizzato rigetti Sabot) e lunga asta di penetratore. E 'generalmente accettato che KE-penetratori sono le munizioni più efficaci di penetrazione armatura di oggi.

Un proiettile tipico fucile è anche un penetratore energia cinetica di fronte sia con armatura o corazza leggera, veicoli e si sono talvolta si muove stato l'uso di sabot e l'approccio penetratore sottili in munizioni del fucile, ad abbassare il peso del turno o per aumentare penetrazione. Questi tentativi sono stati generalmente meno di colpi successsful convenzionali per i tipi di target diversi e non hanno al loro posto come munizioni per uso generale.

Un "armour-piercing fin-stabilized discarding sabot" («Proiettile perforante, stabilizzato da alette, ad abbandono d'involucro») o APFSDS è un tipo di munizione a energia cinetica (KE weapon) che, come un semplice proiettile, non contiene una carica esplosiva ma usa l'energia cinetica per penetrare la corazzatura del bersaglio. Il suo scopo infatti è questo: senza cariche esplosive, il suo scopo è quello di perforare corazzature e fortificazioni nemiche.

La sua definizione, se presa alla lettera, potrebbe essere applicato a qualsiasi tipo di munizione perforante per arma montata - come sono anche i cannoncini montati sugli IFV - ma si riferisce di solito ad un tipo moderno di munizione perforante per cannoni di MBT.

Nel momento di massima velocità può raggiungere circa 975 m / s (3200 ft / s), con conseguente generazione di tre tonnellate e mezzo di forza (3,5 ° 1000 kg · ~ 9.80665m / s ² ≈ 34,323.275 N). La velocità, e quindi inevitabilmente l'energia, si riducono durante il volo, ma il proiettile ha comunque un gittata massima di 6 kilometri.

La tecnica alternativa a questi "penetratori ad energia cinetica" (KE weapon) utilizzano energia prodotta da testate esplosive. Ci sono due tipi di questi proiettili in uso: HEAT e Hesh. Sono ancora usati, ma sono meno efficaci contro le moderne armature composite come la Chobham o la Kanchan usate sugli MBT moderni. Hanno però il vantaggio di mantenere la loro efficacia al diminuire della velocità del proiettile, e quindi sono più efficaci dell'APFSDS sulle lunghe distanze.

Il principio del APFSDS come già detto è utilizzare la sua energia cinetica, che è un prodotto di massa e velocità, per perforare l'armatura. Per questo quindi le moderne munizioni APFSDS cercano di massimizzare questa energia cinetica e minimizzare l'area nella quale questa energia viene scaricata.

Per fare ciò bisogna:

• Che il proiettile sia sparato con una altimissima velocità iniziale.
• Concentrare la forza in una zona di impatto piccola, pur mantenendo una massa del proiettile relativamente grande, e ciò ha portato ai modelli attuali di proiettile che fanno assomigliare gli APFSDS ad una lunga freccia metallica.
• Massimizzare la massa del proiettile mantenendo invariato il volume, utilizzando quindi metalli di grande densità, che è uno dei motivi per cui l'uranio impoverito viene spesso utilizzato.

Per produrre velocità molto elevate il proiettile è normalmente composto da un "dardo" circondato da un sabot (letteralmente zoccolo) che espande il diametro del proiettile fino a quello della canna del cannone: Questo permette alla pressione del gas propellente di produrre una rapida accelerazione dovuta ad una maggior pressione. Una volta che il proiettile lascia la canna il sabot si stacca, lasciando il "dardo" viaggiare ad alta velocità verso il bersaglio.

Già i primi cannoni usavano "munizioni ad energia cinetica": le palle di cannone ne sono state il primo esempio. Per questo motivo fin dall'inizio unire una grande velocità iniziale - e quindi energia - con proiettili di materiali di densità e durezza più alti possibili è stato un fattore importante nella progettazioni di tali armi. Lo scopo principale di queste rudimentali armi da fuoco era generalmente quella di perforare strutture difensive come le mura di pietra dei castelli o le travi delle navi, come poi in tempi più moderni sarà quello di perforare la corazzattura dei carri armati. Infatti le munizioni con testate esplosive nelle loro varie forme sono sempre state la scelta per quelle armi che, a causa di vari fattori del loro design, non possono generare la velocità/energia necessaria ad un arma a energia cinetica.

Lo sviluppo del penetratore APFSDS moderno unisce due aspetti della progettazione di artiglieria: velocità iniziale elevata e concentrazione della forza esplosiva/perforante.

L'Alta velocità iniziale viene ottenuta utilizzando un proiettile con bassa massa e superficie di base ampia nella canna del fucile/cannone: Per aumentare questa base venne usato un leggero guscio esterno, chiamato Sabot. Il primo caso di Sabot è composto da primitivi zoccoli di legno che furono per secoli caricati prima delle palle di cannone nella canna, posti così tra la carica propellente e il proiettile. Infatti "sabot" è la parola francese per "zoccolo". Secondo una teoria, la parola "sabotaggio" deriva proprio da questo significato specifico di "sabot".

Invece, la concentrazione della energia di impatto in un'area - di impatto - più piccola possibile è stata raggiunta sostituendo il singolo metallo (solitamente acciaio) con un uso combinato di 2 metalli: un nucleo pesante (sulla base di tungsteno) all'interno di un guscio di metallo leggero esterno. Questi disegni erano conosciuti come Armour Piercing Composite Rigid (APCR). Al momento dell'impatto, il nucleo aveva un effetto molto più concentrato delle munizioni usanti un solo metalli e aventi lo stesso peso e dimensioni.

Tra il 1941 e il 1943 gli inglesi combinarono le due tecniche in un disegno che prenderà il nome di Armour Piercing discarding sabot (APDS). Il sabot sostitui il guscio esterno di metallo del APCR. Questo tipo di munizioni, con la denominazione di HVAP, fu introdotta anche dagli Stati Uniti, e utilizzata principalmente dai cacciacarri. Anche la Germania ha sviluppato sabots moderni sotto il nome "Treibspiegel", per dare altitudine supplementare per i loro cannoni antiaerei durante la seconda guerra mondiale.

Il passaggio successivo più logico alle APDS era quello di rendere il proiettile più lungo e più sottile per concentrare l'energia cinetica in un'area ancora più piccola. Tuttavia estremizzare questo design rendeva il proiettile aerodinamicamente instabile, facendolo cadere in volo e rendendolo meno preciso.

Tradizionalmente ai proiettili è stata data la stabilità in volo attraverso la rigatura delle canne. Fino a un certo limite, questo rimane efficace, ma una volta che la lunghezza del proiettile è più di sei o sette volte il suo diametro, la rigatura diventa meno efficace. C'è stata quindi l'aggiunta di alette, con le stesse funzioni dell'impennaggio delle freccie: Le munizioni quindi hanno preso il design moderno, e sono infine diventate Armour Piercing Fin-Stabilized Discarding Sabot (APFSDS).

La rigatura diminuisce la velocità iniziale di uscita del proiettile (la rigatura "spreca" una parte dell'energia cinetica nella rotazione del proiettile) e quindi l'APFSDS è generalmente sparato da cannoni a canna liscia. Un'altra ragione per l'uso di canne liscie è che anche le munizioni HEAT perdono efficacia con la rotazione.

Gli APFSDS possono anche essere sparati dai cannoni a canna rigata, ma hanno bisogno di modifiche che ne limitino la rotazione all'interno della canna, per quanto è possibile, per esempio con l'introduzione di cuscinetti tra la canna e l'involucro del proiettile. Canne rigate sono state tenute in uso da parte di alcune nazioni (il Regno Unito e India, per esempio) perché sono in grado di sparare munizioni di altra natura come le munizioni Hesh con maggiore precisione. Tuttavia, l'uso regolare di APFSDS logora la rigatura, che richiede quindi una maggiore manutenzione. Per questi motivi l'MBT inglese, il Challenger 2, è in fase di sperimentazione con una canna 120 millimetri liscia Rheinmetall.

Gli APFSDS per MBT moderni sono comunemente di 2-3 cm di diametro e 50-60 cm di lunghezza. La tendenza logica sarebbe quella di diminuire il diametro e aumentare la lunghezza: Tuttavia la forte diffusione di armature reattive progettate per contrastare munizioni penetranti come gli APFSDS ha, negli Stati Uniti, fatto invertire questa tendenza. Per massimizzare la quantità di energia cinetica rilasciata sul bersaglio la punta del penetratore deve essere fatta di un materiale denso, come carburo di tungsteno o uranio impoverito (DU). Il DU puro non è particolarmente duro, ma viene legato con nickel, zinco o entrambi. Inoltre DU è piroforico: i frammenti riscaldati del nucleo DU bruciano a contatto con l'aria, dando fuoco a carburante e / o munizioni del bersaglio e compensando in tal modo la mancanza di una testata esplosiva.

La velocità tipica degli APFSDS variano tra i produttori e in base alla canna dell'arma con cui vengono sparati. Come esempio tipico, l'americano General Dynamics KEW-A1 ha una velocità iniziale di 1.740 m / s (5.700 ft / s), a fronte di 914 m / s (3.000 ft / s) per un fucile tipico (piccoli le braccia rotonde). I sabots possono viaggiare a così alta velocità che al momento della separazione possono continuare per molte centinaia di metri ed essere letali per mezzi leggeri e fanteria.

• Impact depth

• Cai W. D., Li Y., Dowding R. J., Mohamed F. A., Lavernia E. J., A review of tungsten-based alloys as kinetic energy penetrator materials, in Rev. Particulate Mater., vol. 3, 1995, pp. 71–131.