ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЕДНЁННОГО УРАНА В НЕЯДЕРНЫХ БОЕПРИПАСАХ. Сердечник из обедненного урана


Обеднённый уран: описание, характеристики и применение

Обедненным называют уран, состоящий прежде всего из изотопа U-238. Впервые он был изготовлен в 1940 году в США. Представляет собой этот материал побочный продукт обогащения природного урана при изготовлении ядерного топлива и боеприпасов.

Как производится

Как сделать обедненный уран? Для специализированных предприятий это не проблема. В ядерных реакторах и установках используется природный U-235. Обогащают такой уран путем разделения изотопов по массе. При этом основная часть U-235 и U-234 из материала извлекается. В результате остается ОУ, радиоактивность которого не слишком высока. По этому показателю он уступает даже урановой руде, которую советские геологи когда-то носили на себе в рюкзаках.

Обедненный уран: применение

Использоваться ОУ может как в мирных целях, так и для производства боеприпасов. Популярность свою он заслужил в первую очередь из-за высокой плотности (19,1 г/см3). Очень часто его используют, к примеру, в качестве противовеса в ракетах и самолетах. Еще одной сферой, в которой этот материал нашел широкое применение, является медицина. В данном случае ОУ используется в основном для производства приборов лучевой терапии. Применяют этот материал и в качестве радиационной защиты, к примеру, в радиографии оборудования.

В военной промышленности уран используется чаще всего для изготовления листов брони. Также его применяют при производстве боеприпасов и даже ядерных боеголовок. В подобном качестве впервые его использовали американские военные. Инженеры США догадались заменить при изготовлении сердечников БПС этим металлом дорогой вольфрам. Дело в том, что по плотности обедненный уран к последнему очень близок. При этом сердечники, изготовленные из него, обходятся в три раза дешевле вольфрамовых.

Особенности использования боеприпасов с обеденным ураном

Одним из преимуществ ОУ как сердечника боеприпаса является то, что он способен самовоспламеняться при ударе. При этом мелкие осколки загораются в воздухе и зажигают горючие материалы внутри бронеобъектов либо вызывают взрыв боеприпасов.

Помимо этого, боеприпасы с обедненным ураном имеют свойство самозатачиваться. Поэтому в соответствующих выстрелу экстремальных условиях такие снаряды могут самопроизвольно приобретать форму, позволяющую им проходить сквозь любые препятствия с минимальными энергопотерями.

Где использовались такие боеприпасы

Снаряды с обедненным ураном применялись вооруженными силами США в нескольких войнах. Впервые их использовали на территории Ирака в 1991 году. В то время армией США было истрачено около 14 тыс. танковых снарядов этого образца. В общем и целом Соединенные Штаты использовали в то время порядка 300 тонн ОУ.

В начале 21 века НАТО применило снаряды на основе обедненного урана в войне против Югославии. Тогда это привело к крупному международному скандалу. Общественности стало известно, что у многих военнослужащих развились раковые заболевания.

Иски относительно болезней, вызываемых оружием подобного рода, в адрес Правительства США подавались солдатами еще после Ирака. Однако ни один из них тогда удовлетворен не был. Правительство ссылалось на то, что прямых доказательств вредного воздействия ОУ на организм человека не имеется.

В январе же 2001 года специальной комиссией ООН были обследованы 11 объектов, по которым наносились удары боеприпасами с такими стержнями. При этом 8 из них оказались зараженными. Более того, по мнению некоторых экспертов, вода в Косове была абсолютно непригодной для употребления. Дезактивация обследованной территории могла обойтись в несколько миллиардов долларов.

В Ираке подобные исследования, к сожалению, не проводились. Но сведения о заболевших после обстрелов гражданах этой страны также имеются. К примеру, до начала конфликта в городе Басре от рака умерло всего 34 человека, после него - 644.

Пластины брони

Для изготовления танковой брони ОУ также может использоваться, а все благодаря его высокой плотности. Чаще всего из него делают промежуточной слой между двумя стальными листами. Броня из обедненного урана используется, к примеру, на танках M1A2 и M1A1HA Abrams. Последние были модернизированы после 1998 года. Эта техника содержит вкладыши обедненного урана в передней части корпуса и башни.

Характеристики. Возможное влияние на организм человека

Несмотря на то что в отношении радиоактивности обедненный уран до сих пор считается не слишком опасным (т. к., помимо всего прочего, отличается длительным сроком полураспада), судя по всему, вредное влияние на организм человека он оказывать все же может. Исследования ООН говорят об этом более чем красноречиво.

Почему после обстрелов такими снарядами возрстает количество онкологических больных, удалось выяснить русскому ученому Яблокову. Этому исследователю изначально было ясно, что дело, скорее всего, не в радиации. В конце концов ему удалось узнать, что снаряды с обедненным ураном способны оставлять после себя так называемый керамический аэрозоль. Попадая в легкие человека, именно это вещество проникает в другие ткани и органы, постепенно начинает накапливаться в печени и почках, что и приводит к развитию онкозаболеваний.

В середине января 2001 года, после проведенных в Косово исследований, секретариатом ООН во все представительства были направлены предупреждения о вреде обедненного урана для организма человека. Однако Пентагон до сих пор продолжает настаивать на безопасности упомянутого вещества, ссылаясь на данные Всемирной организации здравоохранения. И, разумеется, продолжает использовать оружие на его основе.

Как может происходить облучение

Уран присутствует в окружающей среде всегда. Даже в человеческом организме имеется определенное его количество (около 90 мкг). При контакте с боеприпасами, содержащими ОУ, несмотря на их относительную безопасность в этом плане, человек все же может получать небольшое облучение. Происходит такое обычно в следующих случаях:

  • При непосредственном контакте или близости к ОУ. Облучение может, к примеру, произойти во время работы на складе боеприпасов, при нахождении с ними в одной машине, при контакте с обломками, образовавшимися после взрыва и т. д. Сердечник из обедненного урана находится в корпусе. Однако иногда целостность последнего может нарушаться. В этом случае риск облучения значительно возрастает.

  • При попадании в организм в результате проглатывания или вдыхания частиц ОУ.

  • Непосредственно через кровь. Такое происходит обычно при ранениях в результате контакта со снарядами или броней, изготовленными из ОУ.

В настоящее время ВОЗ разработаны нормативы в отношении урана. Большинство из них может быть применимо и к ОУ. Так, допустимой суточной дозой попадания урана в рот считается 0.6 мкг на килограмм веса человека. Предельными нормами ионизирующего излучения являются 1 м3в в год для обычных граждан и 20 м3в за пять лет для лиц, работающих в радиационной обстановке (в среднем).

Проблема утилизации

На настоящий момент в мире накоплены огромные запасы ОУ. При этом промышленная технология полной его утилизации не разработана до сих пор. Европейские компании в таких условиях предпочитаются действовать по очень простой схеме. Формально они просто направляют ОУ в Россию на переработку. Между тем подобная операция считается даже более дорогой, чем расходы на утилизацию этого вещества и его хранение. Выгода для компаний в данном случае заключается в том, что после дообогощения в Европу возвращается лишь 10 % от ввезенного в Россию сырья. 90 % остается на территории нашей страны.

Согласно законодательству, хранить ОУ из других стран в России нельзя. Для того чтобы его обойти, зарубежный обедненный уран просто переводят в федеральную собственность. На настоящий момент в России накоплено порядка 800 тыс. тонн подобных отходов. При этом 125 тыс. тонн привезено именно из Европы.

В США ОУ рассматривается в качестве радиоактивных отходов. В России обедненный уран определяется как ценное энергетическое сырье, отлично подходящее для реакторов на быстрый нейронах.

fb.ru

Урановые снаряды | Vunderkind.Info

Для противотанковых снарядов иногда используют сердечники из урана. Что собой представляют эти сердечники?

История эта началась в 90-х годах прошлого века.

Академик Российской академии ракетно-артиллерийских войск В.В.Яворский однажды обратил внимание на кем-то оставленную в лаборатории бронированную плиту толщиной 40 см.

Его удивил ее цвет — от желтого до темно-синего.

Тем, кто привык иметь дело со сталью, в том нет ничего удивительного — это цвета побежалости.

Для каждого оттенка металла характерна своя температура. Причем какая — давно известно точно.

Однако когда В.В.Яворский подсчитал, сколько тепла, а точнее энергии, понадобилось, чтобы «раскрасить» плиту в такие цвета, оказалось, что ее требовалось в 4 раза больше кинетической энергии снаряда!

Проверили расчеты, провели эксперименты.

Нет, ошибки не было — избыток энергии как минимум в 20% зафиксировали точно.

Для ученых-теоретиков любое, сколь угодно малое отступление от закона сохранения энергии –причина для беспокойства и сенсационных заявлений.

Разгадку парадокса удалось отыскать завкафедрой плазменной технологии МГТУ имени Н.Э.Баумана, доктору технических наук М.К.Марахтанову.

Суть ее такова. По плите стреляли снарядом с сердечником из обедненного урана, непригодного для использования в атомной промышленности.

Снаряды с урановым сердечником

Всякий металл, включая и уран, имеет кристаллическую структуру, в узлах которой — положительные ионы.

Между ионами по замысловатым траекториям, разрешенным квантовой механикой, перемещаются электроны, несущие отрицательный заряд.

Равновесие системы и ее механическая прочность обусловлены магнитным притяжением ионов и электронов.

Соударение уранового снаряда с броней вызывает резкое торможение и возникновение сил, которые «вытряхивают» электроны из кристалла.

Тогда одноименно заряженные ионы отталкиваются и разлетаются во всех направлениях.

Фото 1. Сердечник снаряда калибра 30 мм из обедненного урана

Происходит взрыв, при которого выделяется энергия, численно равная энергии такого же количества тротила. Только выделяется она в 1 000 раз быстрее.

В этом и кроется причина фантастического по силе бронебойного эффекта.

Выделяющаяся энергия не является ядерной.

В конце Второй мировой войны Германия впервые применила урановые сердечники для оснащения бронебойных снарядов.

Никаких особенных бронебойных свойств тогда за такими снарядами не заметили. К чему же тогда потуги немецкой военной промышленности касательно применения урана?

Да все из-за бедности.

Еще с 30-х годов ХХ века в сердечники бронебойных снарядов и пуль стремились включать материалы, обладавшие высокой твердостью и плотностью.

Учитывалась и цена. Лучшим оказался карбид вольфрама с плотностью почти 17 г/см2 (у золота ненамного меньше) и твердостью, позволявшей крошить стекло в труху.

Собственных запасов вольфрама у Германии не было, а закупки из Португалии были прекращены в 1943 г. из-за нежелания местного правительства иметь дело с гитлеровским режимом.

Для его замены было задействовано 1 200 т необогащенного урана, оставшегося от прекращенных работ по созданию атомной бомбы.

Плотность урана еще выше, чем у вольфрама.

Фото 2. Снаряды с обедненным ураном для артиллерийского комплекса Mark 15 Phalanx CIWS на борту американского линкора USS Missouri (BB-63)

Если бы немецкие снаряды с урановыми сердечниками проявили себя известным образом, пробивая танки насквозь, итоги Второй мировой войны могли бы быть иными…

Почему этого не произошло, теперь известно доподлинно.

Свойством взрываться как уран обладают многие металлы.

Главное — разогнать их до «критической» скорости. Для урана это более 1 500 м/с.

Снаряды же немецких противотанковых пушек едва достигали скорости 1 200 м/с. Уран влиял лишь на их массу.

Урановые снаряды: послесловие

Металл может стать источником энергии не только после удара.

Все металлы можно взорвать, получив от них весьма большую энергию, равную энергии взрыва тротила.

Нужно лишь пропустить ток определенной плотности, в пределах от 1 000 до 8 000 ампер на 1 см2.

Возникающая при таком взрыве волна распространяется со скоростью до 6 000 м/с.

Не исключено, что взрывающийся металл станет идеальным источником энергии, у которого нет нужды в кислороде и отсутствует отрицательное воздействие на окружающую среду.

Причем такой источник обладает уникальным свойством. Продукт реакции — металлическая пыль.

Стоит ее собрать, переплавить, и получим топливо, вновь готовое к употреблению.

О том, как появились и какое применение нашли описанные технологии, мы расскажем в следующих публикациях.

vunderkind.info

БОПС (Бронебойные оперенные подкалиберные снаряды)

 

БОПС (Бронебойные оперенные подкалиберные снаряды)

ПОЯСНЕНИЯ

НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫЕ МАРТЕНСИТНЫЕ СТАЛИ (НМС)В 1970-е годы в СССР был создан новый класс сталей, закаливающихся на воздухе - низкоуглеродистые мартенситные стали.Структурно-размерная стабильность НМС, закаленных на мартенсит, при нагреве до 500…600 ° C (в зависимости от химического состава). Низкое содержание углерода и комплексное легирование элементами, затрудняющими рекристаллизационные процессы, способствуют сохранению структуры низкоуглеродистого мартенсита до высоких температур нагрева (отпуска).

Вольфрама карбид (WC)ВОЛЬФРАМА КАРБИД, WC, серые, очень твердые кристаллы, разлагается при 2720°C. Вольфрама карбид — основа металлокерамических твердых сплавов, его используют для легирования сталей, изготовления буровых коронок, инструментов для обработки металлов, БПС…

Коэффициент отношения длины стрелы к ее диаметру Коэффициент отношения длины стрелы к ее диаметру,  чем выше коэффициент, тем характеристики БПС.

К вопросу об уране.Действительно ли БПС из обедненного урана превосходят обычные БПСПоражающий фактор БПС - кинетическая энергия и способность передать ее цели. Кинетическая энергия зависит от скорости и массы снаряда. Скорость достигается либо  более высоким давлением в канале ствола, либо большей длинной ствола - в принципе не важно, так же как и то за счет чего набрать массу - уран или вольфрам. Остается способность передать энергию цели - тут вступают в действие физико-механические свойства сплавов этих металлов.Повышенная эффективность БПС с обедненным ураном, по сравнению с традиционными боеприпасами на основе вольфрамовых сплавов, объясняется значительно более высоким уровнем показателей комплекса физико-механических свойств материала сердечника.  Хотя плотность у вольфрама больше (плотность урана 19.03 г/см^3, вольфрама - 19.3 г/см^3.), имеют значение также и физико-химические свойства этих металлов (урановые снаряды поражают не только за счет кинетической энергии, но и за счет химической активности урана, являющегося f-элементом). Уран даёт очень стойкие интерметаллиды (устойчивость интерметаллидов определяется природой взаимодействующих металлов. Уран склонен к абляционному срезанию (то есть самозатачиванию). Осколки разрушившегося сердечника пирофорны, вызывают внутри пораженного танка пожары (Чем сильнее отличаются металлы по своей природе и электроотрицательности (ЭО), тем более прочные соединения они образуют, а их образование сопровождается значительным экзотермическим эффектом (химическая реакция, сопровождающаяся выделением тепла).). Возможно это и обуславливает его особые "бронебойные" свойства. Урановый сердечник входит в реакцию с броней танка, в результате которой выделяется тепло, это обеспечивает дополнительную бронепробиваемость).Продукты сгорания, весьма токсичны, при этом происходит радиоактивное загрязнение местности и пораженного объекта. Применение урана дает выигрыш бронепробиваемости снаряд порядка 8-10 процентов.

1- Механические свойства взаимодействия с преградой сердечника из сплава ОУ (ОУ -0.75Ti). Для данного материала свойственно т.н. самозатачивание.2 - Механические свойства взаимодействия с преградой сердечника из сплава вольфрама (ВНЖ).

Технология изготовления урановых БПС"Но самое известное применение урана - в качестве сердечников для американских бронебойных снарядов. При определенном сплаве с другими металлами и термической обработке (сплавление с 2% Mo или 0.75% Ti, быстрая закалка разогретого до 850 °С металла в воде или масле, дальнейшее выдерживание при 450 °С 5 часов) металлический уран становиться тверже и прочнее стали (прочность на разрыв > 1600 МПа). В сочетании с большой плотностью, это делает закаленный уран чрезвычайно эффективным для пробивания брони, аналогичным по эффективности много более дорогому монокристаллическому вольфраму. Процесс разрушения брони сопровождается измельчением в пыль большинства урана, проникновением пыли внутрь защищенного объекта и воспламенением ее на воздухе с другой стороны. Около 300 тонн обедненного урана остались на поле боя во время Бури в Пустыне (по большей части это остатки снарядов 30-мм пушки GAU-8 штурмовых самолетов A-10, каждый снаряд содержит 272 г уранового сплава).Сплав с использованием обедненного урана используется в составе многослойной брони танка M-1А1НА "Абрамс" и его более поздних модификаций.

 

www.btvt.narod.ru

ЗАРУБЕЖНЫЕ ТАНКОВЫЕ БОЕПРИПАСЫ С СЕРДЕЧНИКОМ ИЗ ОБЕДНЕННОГО УРАНА

ЗАРУБЕЖНОЕ ВОЕННОЕ ОБОЗРЕНИЕ № 2/2001, стр. 29

ЗАРУБЕЖНЫЕ ТАНКОВЫЕ БОЕПРИПАСЫ С СЕРДЕЧНИКОМ ИЗ ОБЕДНЕННОГО УРАНА

Подполковник С. ВЛАДИМИРОВ

В ведущих зарубежных странах активно ведутся работы по совершенствованию боеприпасов для танковых пушек. Одним из приоритетных направлений в данной области является повышение эффективности бронебойных подкалиберных снарядов (БПС). Увеличение бронепробиваемости данного типа снарядов достигается за счет следующих особенных факторов: повышения скорости встречи снаряда с преградой; увеличения массы бронебойного сердечника и совершенствования его конструкции; изготовления бронебойного сердечника из специальных материалов с повышенным уровнем физико-механических свойств.

Поскольку дальнейшее увеличение кинетической энергии снаряда в настоящее время значительно затруднено по ряду причин технологического характера, основные усилия зарубежных конструкторов танковых боеприпасов сосредоточены на поиске оптимальной конструкции БПС и новых материалов для изготовления их бронебойных сердечников. В последние годы в ряде зарубежных стран разработаны БПС с повышенной бронепро-биваемостью, что было достигнуто в первую очередь путем удлинения сердечников. Но настоящий прорыв в этом направлении произошел за счет использования в качестве материала бронебойного сердечника специальных сплавов с применением обедненного урана.

Одним из примеров такого боеприпаса является 120-мм бронебойный подкалиберный оперенный трассирующий снаряд с отделяющимся поддоном (APFSDS-T) M829, разработанный фирмой «Эллайент тексистемз» (США). Конструктивно данный боеприпас практически не отличается от обычного и состоит из бронебойного сердечника, оснащенного баллистическим наконечником, хвостовым оперением, трассером и ведущим кольцом катушечной формы, состоящим из трех секторов, скрепленных поясками. После производства выстрела на некотором удалении от дульного среза пояски разрываются, и ведущее кольцо отделяется от сердечника. Такие БПС применялись вооруженными силами США во время войны в зоне Персидского залива, показав высокую эффективность при поражении иракских танков.

Некоторые характеристики БПС с сердечниками из вольфрамовых сплавов и из сплавов с применением обедненного урана приведены в таблице.

Бронебойный сердечник из обедненного урана к танковому БПС

Повышенная эффективность БПС с обедненным ураном, по сравнению с традиционными боеприпасами на основе вольфрамовых сплавов, объясняется значительно более высоким уровнем показателей комплекса физико-механических свойств материала сердечника, позволивших успешно реализовать ряд мероприятий по увеличению бронепробиваемости. Существенной особенностью этих снарядов является достаточно высокая радиоактивность обедненного урана, в результате чего при разрушении сердечника в процессе пробития броневой преграды происходит радиоактивное заражение местности и пораженного объекта осколками снаряда. Кроме того, при взаимодействии сердечника и преграды в точке контакта развиваются высокая температура и давление, что приводит к образованию мелкодисперсных частиц различных радиоактивных соединений, вследствие чего происходит дополнительное заражение местности. По этой причине другие государства антииракской коалиции отказались во время участия в конфликте от использования снарядов данного типа.

militaryarticle.ru

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЕДНЁННОГО УРАНА В НЕЯДЕРНЫХ БОЕПРИПАСАХ

Кандидат технических наук Михаил Растопшин

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЕДНЁННОГО УРАНА В НЕЯДЕРНЫХ БОЕПРИПАСАХ

США, следуя принципу активного создания перспективных вооружений для подкрепления своих политических амбиций, постоянно испытывают новые образцы в различных военных конфликтах. Немалое внимание при этом было уделено испытаниям в реальных боевых условиях боеприпасов, в конструкциях которых используется обеднённый уран.

Масштабы таких испытаний, проведённых в Персидском заливе, не удовлетворили американцев, и они продолжили их в войне против Югославии. Последствия этих испытаний по воздействию на организм человека американская сторона пытается скрыть путём якобы ещё неисследованных физических закономерностей, сопутствующих боевому использованию этих боеприпасов. На самом деле исследования характера влияния применения обеднённого урана на экологическую среду, включая организм человека, проводятся в США с конца 60-х годов, и к настоящему времени отработаны соответствующие методы оценки.

Причины использования обеднённого урана

С конца 60-х годов Министерство обороны США уделяло повышенное внимание боеприпасам, пробивающим броню за счёт высокой кинетической энергии снаряда. Это объяснялось возросшей способностью многослойной брони противостоять воздействию кумулятивных боеприпасов, а также стремлением увеличить пробивную мощь бронебойных подкалиберных снарядов (БПС) и значительно расширить арсенал высокоэффективных противотанковых средств за счёт использования авиационных пушек.

Важнейшей вехой в создании бронебойных снарядов явилось применение в качестве конструкционного материала обеднённого урана — побочного продукта атомной промышленности.

Наиболее широко используемым в качестве конструкционного материала для производства сердечников БПС был вольфрам. Однако дальнейшее использование вольфрама в производстве боеприпасов было ограничено следующими причинами. Вольфрам принадлежит к числу редких металлов: его содержание в земной коре составляет примерно 0,0006 %. Основными поставщиками вольфрама на мировом рынке являются Боливия, Южная Корея и Канада. Три четверти мировых запасов вольфрама сосредоточены в Китае. Поскольку импорт вльфрамового концентрата в США составляет около 50 %, Минис терство обороны (МО) США неоднократно выражало опасение, что ориентация в производстве боеприпасов лишь на вольфрам может создать критическую ситуацию в случае потери источников. Растущее потребление вольфрама (незаменимого в ряде отраслей промышленности материала) приводит к быстрому росту его стоимости. Учитывая эти обстоятельства, а также тот факт, что технологический процесс производства сердечников для БПС из вольфрама, его соединений и сплавов достаточно сложен, понятен тот интерес, который был проявлен в свое время МО США к поискам эквивалентной замены. После проведения экспериментальных исследований с целым рядом тяжелых металлов и их сплавов было установлено, что наиболее удачной заменой вольфрамовых сплавов является обедненный уран. Как следу ет из сравнительных данных (табл.1) обеднённый уран весьма близок по своей плотности к вольфраму. К этому следует добавить, что стоимость готовых сердечников на основе урана в три раза меньше стоимости сердечников из вольфрама.

Благодаря высокой плотности, при существующих начальных скоростях снарядов противотанковых пушек, БПС из урана приобретают при выстреле значительную кинетическую энергию, обеспечивающую бронепробивную способность, сравнимую с пробивными качествами БПС на основе вольфрама.

Запасы обеднённого урана в США исчисляются сотнями тысяч тонн, в то время как ежегодное потребление вольфрама в последние годы составляло порядка 10000 тыс. тонн, из которых на долю Министерства обороны приходилось не более 10 %.

Таблица 1.

Характеристики Вольфрам Уран
Атомный вес 183,85 238,02
Плотность, г/см? 19,35 19,05
Температура плавления, С 3410 1130

Предпосылки использования обеднённого урана в БПС

Одним из важных свойств урана как материала для БПС является пирофорность, т. е. способность самовоспламеняться и гореть в результате соударения с бронёй и трения при прохождении брони. Пирофорность таких снарядов обеспечивает значительно большее заброневое действие, чем снаряды на основе вольфрама.

Для улучшения физико-механических свойств обеднённый уран используется в бронебойных снарядах в виде сплавов с небольшими добавками легирующих элементов: титана, молибдена и др. Составы некоторых сплавов, опубликованные в материалах Научно-исследовательского центра материаловедения и механики армии США, приведены в табл.2.

Исследованиями по созданию БПС на основе обеднённого урана в США занимался целый ряд научно-исследовательских организаций, лабораторий университетов и фирм. К настоящему времени количество организаций, занимающихся использованием урана в боеприпасах, значительно возросло в связи с использованием материала «Б» в боевых частях управляемого оружия.

Основным поставщиком сердечников для БПС из обеднённого урана является американская фирма Nuclear Metals Inc., они поставляются фирмам Chamberlain Manufacturing Company и Flinchbaugh Vanufacturing Company, отвечающим за сборку 105 и 120-мм БПС.

Нельзя не заметить, что европейские страны НАТО во главе с Германией проводят свою техническую политику по созданию БПС, отличную от политики США, которые продолжают делать ставку на использование обеднённого урана. В Германии принят на вооружение 120-мм БПС DM 53, который не имеет сердечника из обедненного урана, но обладает высокой бронепробиваемостью. Швейцария, Нидерланды были первыми заказчиками этого снаряда, заказав 20 тыс. и 16 тыс. штук соответственно.

Урановые бронебойные снаряды

К настоящему времени БПС с использованием урана составляют основу боезапаса танковых и противотанковых пушек США. К ним относятся 105-мм БПС М833 и 120-мм БПС М829А2, который является последней модернизацией снаряда М829А1. У снаряда М829А2 вместо алюминиевого использован поддон из композитного материала, что позволило значительно уменьшить массу выстрела. Резкое увеличение удлинения с использованием материала «Б» позволило этому снаряду превзойти по бронепробиваемости рубеж 300 мм/60°. Лобовые фрагменты защиты отечественных танков не могут бороться с этим боеприпасом, поскольку имеют значительно меньшую бронестойкость («ТиВ» № 7, 1998 г.).

В Советском Союзе также велись работы по созданию БПС с использованием урана. У принятого на вооружение 125-мм БПС ЭБМ32 была достигнута бронепробиваемость 250 мм/60°, которой недостаточно для поражения танков «Леопард-2А6», М1А2 «Абрамс» при обстреле их лобовых зон.

Одновременно обеднённый уран был использован при создании новых снарядов к автоматическим малокалиберным пушкам ВВС, ВМС и Сухопутных войск США, что дало возможность повысить эффективность борьбы с бронированными целями. Так, в своё время лабораторией вооружения ВВС США был разработан 30- мм бронебойно-зажигательный снаряд для пушки GAU-8/A, серийное производство которого началось в 1978 г. Стоимость снаряда в производстве составляла 15 долларов, из них на сердечник из обеднённого урана приходилось около 5 долларов. МО США заказывало эти снаряды десятками миллионов штук. Высокая эффективность этого 30-мм снаряда явилась стимулом к разработке фирмой «Дженерал электрик» подвесного контейнера Gepod 30, в котором размещается 4-ствольная 30-мм пушка, имеющая скорострельность 2400 выстрелов в минуту и боекомплект 350 снарядов. С помощью этого контейнера ставилась задача расширить противотанковые возможности для ряда самолётов за счёт использования эффективного пушечного вооружения. Одновременно были изготовлены 20-мм БПС с использованием урана применительно к 6-ствольной установке «Фэлэнкс», предназначенной для ближней защиты кораблей от крылатых ракет.

На протяжении двух последних десятилетий обеднённый уран широко использовался Министерством обороны США для производства высокоэффективных бронебойных снарядов с целью увеличения стратегических запасов, особенно на европейском театре военных действий.

Официальная статистика свидетельствует, что в Ираке, Кувейте и Югославии в основном использовались следующие ураносодержащие боеприпасы:

30 мм бронебойные снаряды для авиационных пушек GAU-8/A штурмовиков А-10А;

БПС М829А1 для пушек танков М1А1 «Абрамс».

Всего в этих военных конфликтах было использовано около 900 тыс. шт. вышеупомянутых боеприпасов, суммарная масса обеднённого урана которых составляет 300 т.

Нельзя не отметить, что работы по использованию обедненного урана в боеприпасах проводились также в Великобритании, ФРГ и во Франции.

Таблица 2.

Основа Содержание легирующих элементов, %
Уран Титан Молибден Цирконий Ванадий Ниобий
  0,75
  2,0
  0,5 0,75 0,75 0,3 0,75
  0,5 0,85 0,85

Влияние обеднённого урана на организм человека

Ещё в 1977 г. лабораторией вооружения США были проведены на Абердинском полигоне стрельбы 105-мм снаряда ми, содержащими сердечник из обеднённого урана с 0,75 % титана. Целью этих экспериментальных исследований было установление характера разрушения сердечника и обобщение результатов для последующего анализа влияния применения боеприпасов из обеднённого урана на окружающую

среду. В процессе этих испытаний установлено, что при взаимодействии сердечника с бронёй происходит его разрушение с образованием большого количества взвешенных в воздухе частиц. Размер частиц варьируется в значительном диапазоне: от макрочастиц диаметром более 50 мкм до аэрозолей субмикронного уровня. Большая часть частиц имеет сферическую или эллипсоидальную форму, свидетельствующую о воздействии высокой температуры, плавлении и последующей кристаллизации. Осколки, образующиеся при соударении с бронёй, самовоспламенялись; их горение в воздухе носило экзотермический и самоподдерживающий характер.

Образование большого количества взвешенных частиц при взаимодействии уранового сердечника с бронёй уже тогда поставило перед американцами задачу по оценке влияния их на организм человека при попадании таких частиц в лёгкие. Было установлено, что наиболее важным фактором является не радиоактивное воздействие, которое мало, а характер химического воздействия урана, его окислов и других продуктов, образующихся при соударении с бронёй.

Среди военнослужащих НАТО, находящихся в зоне, где боеприпасы с ураном применялись особенно интенсивно, наблюдались тяжёлые заболевания, даже со смертельным исходом. При этом рак крови был выявлен у 400 солдат миротворческого контингента в Югославии.

И, наконец, интересна позиция представителей США по поводу заболеваний личного состава НАТО и мирных жителей в Югославии. Суть этой позиции — отсутствие научно-обоснованных исходных данных для ответа на этот вопрос. Заметим, что исследованиями влияния продолжительного воздействия обеднённого урана на окружающую среду, а также распределением частиц и осколков урана при соударении БПС с бронёй занималась научная лаборатория в Лос-Аламосе. Трудно поверить, что учёные этой лаборатории не способны дать оценку этому событию.

125-мм выстрел ЗББМ13 с БПС ЗБМ32:

1 Корпус 4,23 кг 2 Ведущее кольцо 2,07 кг 3 Ведущий поясок 0,025 кг 4 Стабилизатор 0,435 кг 5 Трассер Т-20-1 0,03 кг 6 Дополнительный пороховой заряд 2,5 кг 0,4 кг 7 Метательный пороховой заряд 4,6 кг 0,7 кг 8 Гильза 0,425 кг 9 Поддон 3,4 кг 10 Ударная втулка ГУВ-7 0,087 кг

30-мм снаряд для пушки CAU-8/A:

масса выстрела 0,75 кг масса снаряда 0,43 кг масса гильзы 0,146 кг масса пороха 0,156 кг длина выстрела 290 мм длина снаряда 140 мм длина гильзы 173 мм начальная скорость 988 м/с

Какова номенклатура боеприпасов США, использующих обеднённый уран?

В процессе разразившегося скандала, вызванного последствиями использования урановых боеприпасов в Югославии, упорно замалчивается их номенклатура. Другими словами, достоянием гласности не стало сообщение о типах используемых боеприпасов, в конструкции которых содержится уран. Имеющиеся упоминания, что к таким боеприпасам относятся БПС к противотанковым и малокалиберным авиационным пушкам, является весьма ограниченной информацией, за которой скрывается целый арсенал разнообразных типов боеприпасов с обеднённым ураном.

Вместе с тем, масштаб циничной акции, количество и разнородность по уязвимости объектов поражения позволяет про гнозировать возможную номенклатуру американских боеприпасов с обедненным ураном.

Одним из важных направлений повышения эффективности кумулятивных боевых частей (БЧ) противотанковых управляемых ракет (ПТУР), противокорабельных крылатых ракет (ПКР) является использование в их конструкции урановой облицовки, из которой формируется кумулятивная струя. В своё время американские фирмы разрабатывали новый класс усовершенствованных БЧ противотанковых ракет, в которых использовались кумуля тивные облицовки из обеднённого урана (Military Technology, — 1985, -Vol.9, № 12. — P. 44–54). Урановая кумулятивная струя обладает большей бронепробивной способностью и заброневым эффектом, чем струя из меди. В чём же заключается заброневой эффект урановой кумулятивной струи? Такая кумулятивная струя, например применительно к поражению танка с помощью противотанковой ракеты, обеспечит внутри него весьма интенсивный пожар и повышение температуры до 250 °C. Действие урановой кумулятивной струи БЧ ПКР позволит эффективно поражать надводные боевые корабли, а также танкеры, что будет сопровождаться мощными пожарами.

Боеприпасникам известно, что использование высокоплотных металлов в качестве облицовки БЧ на принципе ударного ядра существенно повышает эффективность самоприцеливающихся боевых элементов. Использование урановой облицовки в БЧ самоприцеливающихся элементах «Skeet», «Sadarm» резко повышает эффективность подобного вооружения за счёт усиленного пирофорного воздействия на агрегаты внутри бронеобъектов.

Немаловажное значение имеет использование обеднённого урана в БЧ ЗУР и ракет «воздух-воздух». Так, в условиях габаритно-массовых ограничений использование в стержневой БЧ ракет «воздух-воздух» урановых стержней резко повышает их пробивную способность, обеспечивающую «перерубание» крыльев и фюзеляжа самолётов. Другими словами, обеднённый уран становится компонентой боевых частей управляемого оружия.

Таким образом, основой номенклатуры боеприпасов США, использующих обеднённый уран, возможно, являются:

зенитные управляемые ракеты со стержневыми БЧ;

ракеты «воздух-воздух» со стержневыми БЧ;

противокорабельные крылатые ракеты с кумулятивными БЧ;

противотанковые управляемые ракеты;

кассетные самоприцеливающиеся и самонаводящиеся боевые элементы; выстрелы к противотанковым гранатомётам;

бронебойные снаряды к противотанковым и малокалиберным авиационным пушкам.

Одним из главных тактико-технических требований при создании вооружений является наличие собственной сырьевой базы. Следуя этому требованию, американцы решили важную стратегическую для себя задачу, заменив при создании боеприпасов вольфрам на обедненный уран, который у США имеется в избытке.

Благодаря использованию обеднённого урана удалось значительно (не менее 30 %) повысить эффективность поражающего действия рассмотренных образцов вооружения.

 Источник

http://www.plam.ru/transportavi/tehnika_i_vooruzhenie_2002_0...

 

С Уважением Лаки

 

 

Понравился наш сайт? Присоединяйтесь или подпишитесь (на почту будут приходить уведомления о новых темах) на наш канал в МирТесен!

super-orujie.ru

Обедненный уран и сплавы вольфрама в качестве материалов для сердечников

Недавние исследования и производственный опыт показали, что обедненный уран (DU) и сплавы вольфрама (WA) являются великолепными материалами для применения в противотанковых снарядах. Данные материалы могут быть использованы для создания уникальных комбинаций с механическими свойствами, которые позволяют снарядам адекватно отвечать условиям эксплуатации.

С практической точки зрения, каждый материал обладает преимуществами и недостатками. Если обзор был подготовлен в данном ключе, тогда докладчик пришел бы к выводу, что продуктивность материалов является по большей части равной. Тем не менее, одним из основных недостатков DU выступает нехватка технологий его производства. Представляется возможным, что DU, в конечном счете, может рассматриваться как более производимый материал, чем WA, когда будет приобретена достаточная база.

Статья представляет собой перевод “A Comparison of the advantages and disadvantages of depleted uranium and tungsten alloy as penetrator materials” Tank Ammo Section Report №107, от июля 1986 года

Проводилось сравнение эквивалентной стоимости DU и WA боеприпасов (XM774 применялся в качестве оценки). Если брать во внимание срок службы большого количества снарядов, тогда обнаруживается примерно одинаковая стоимость (DU снаряды обходятся на 1% дешевле).

Рассматривая значительные различия в материальных затратах на сырье, можно обнаружить, что DU приблизительно в 10-30 раз дешевле – этот результат требует дальнейшего объяснения. Основной вклад в равенство стоимости вносит факт того, что сравнение производится на целых боеприпасах и общепринятых снарядах, где стоимость сердечника составляет максимум 1/3 от общей. Во-вторых, при анализе срока службы обращаются к стоимости или значению разоружения. WA сердечник имеет значительную стоимость лома, в то время как DU требует нарицательную стоимость для очистки. Если брать во внимание первоначальную стоимость, то DU снаряды на 7% дешевле, в общем, благодаря тому, что сердечник DU на 44% дешевле.

Возможно, заинтересованные лица будут полагаться больше на многомиллионные различия в стоимости, чем на теоретически вычисленную компенсацию за 20-30 лет. Реально, различия в первоначальной стоимости дают обедненному урану активный баланс.

Когда сравнивалась присущая проникающая способность двух материалов, DU выступал не только лучшим бронебойным пенетратором, но, фактически, был необходим для пробития современных целей.

Наконец, при сравнении материалов на предмет безопасности использования, экологической безопасности, очевидно, что WA может представлять угрозу, подобно любым другим металлам, в то время как DU требует специального анализа.

Если для производства WA необходим специальный контроль, то для DU каждый этап в цепи его использования должен проверяться при любых наихудших условиях, включая его экологическую безопасность и безопасность эксплуатации. В качестве испытательного образца, содержащего DU, применялся 105-мм XM774, первый армейский противотанковый снаряд. Очевидно, что результаты специальных исследований и тестов, проведенных с XM774, далее будут причисляться к DU снарядам.

В таблице 1 составлена сводка на основе преимуществ и недостатков DU и WA. Присущая DU эффективность по сравнению с WA, смежная с минимальной стоимостью, которая более чем компенсирует требования к экологической безопасности и безопасности использования, дает ему общее превосходство. На основе опыта производства обоих материалов выяснилось, что область данных преимуществ не так обширна, как ожидалось.

Таблица 1.

Вольфрам

В конце 1950-х годов первичным материалом, используемым в качестве создания кинетической угрозы, подкалиберного снаряда, выступал карбид вольфрама. Его колоссальная твердость (Rc 55+) представляла сложности для обработки и была сопряжена с относительно высокой плотностью (примерно 13 г/см3), что позволяло упаковывать его в малый объем и, по сравнению с ближайшим конкурентом – высокоуглеродной статью, обеспечивать квантовый скачок в проникающей способности против единичного слоя брони. Первым образцом являлся разработанный в Великобритании снаряд M392.

Во время прихода к пространственным бронированным целям, таким как НАТО «средняя двойная» и «тяжелая тройная» (medium double – наклон 60°/ 1-ая пластина — 40 мм/воздушное пространство — 150 мм/2-ая пластина — 90 мм; heavy triple — наклон 65°/ 1-ая пластина — 10 мм/воздушное пространство — 330 мм/2-ая пластина — 25 мм/ воздушное пространство — 330 мм/ 3-ая пластина 80 мм) (Circa 1960) быстро обнаружилось, что сердечник карбида вольфрама восприимчив на разлом даже против тонкой (10 мм) фронтальной пластины и может быть неэффективен против оставшихся в пространственном ряду пластин.

Великобритания, одной из первых отреагировала на данную проблему разработкой снаряда L52 (M728), в котором на замену пришел сердечник карбида вольфрама и баллистический колпачок из 93% вольфрама/7% связующего сплава вольфрама (WA) схожей геометрии, но более тяжелый, благодаря высокой плотности WA (17 г/см3). Параллельно, в те же 1965-1972 годы, в США были проведены работы по программе разработки152 мм снаряда XM578 для поддержки танка MBT-70. В программе использовался 97,5% вольфрам/2,5% связующего сплава вольфрама (плотность 18,5 г/см3). Сердечник был заключен в клиновидный кожух из мартенситно-стареющей стали для поддержки в стволе при высоком ускорении в 152 мм орудии.

С завершением программы MBT-70 и началом программы по созданию XM-1 танка, возникла необходимость в создании современных 105 мм противотанковых кинетических снарядов. Арсенал в Пикатинни, ответственный за выполнение данной задачи, обратился к технологии, используемой в программе 152 мм орудия – в особенности, к идее подкалиберного снаряда – и, посредством введения седловидного поддона, приспособил его к 105 мм орудию. Из всех доступных материалов вновь был избран 97,5% вольфрамовый сплав. Однако, теперь, разработанный в Пикатинни, процесс обжимки, или, другими словами, радиальной холодной запрессовки, привел к усовершенствованию механических свойств сердечника и бронепробиваемости.

Непосредственное приспособление XM578 кожух/сердечник, как известно, было менее эффективно по сравнению с монолитным сердечником из вольфрамового сплава той же массы (и меньшего диаметра). Первыми шагами в данном эволюционном процессе были XM735E1 и XM735E2, у которых возрос объем вольфрама, что привело к расходу мартенситно-стареющей стали. Окончательный результат исследования по проекту XM735, обозначаемый M735, содержал примерно на 450 г больше WA сердечника, чем первоначальный вариант XM735.

В 73-74 финансовом году проводилось параметрическое исследование для определения работоспособности семейства константной массы (8 фунтов, 3,63 кг) сердечников, созданных как из 97,5% сплава вольфрама, так и сплава обедненного урана с 3/4 % по массе титана.

Рассматривались следующие особенности разработки:

Данные пенетраторы оценивались при столкновении с одиночными и тройными целями. Пенетратор диаметром 28 мм был выбран в качестве наиболее привлекательного кандидата для дальнейших работ, и он, в конечном счете, стал использоваться в XM774 – изначально производимых как из вольфрамового сплава WA, так и из обедненного урана DU. Пенетратор диаметром 24 мм, как оказалось, являлся наиболее эффективным против пространственных рядов бронированных мишеней и лишь незначительно против монолитных целей. Особая эра бронирования, сопряженная с превосходством монолитных целей в купе со сложностью адаптации раннего поколения поддонов, определила в качестве подходящего снаряда — очень длинный, тонкий сердечник диаметром 28 мм. Вторая исследовательская программа в 76 финансовом году проводилась с использованием сердечником диаметром 26 мм, который создавался как из WA, так и DU, и был признан более совершенным, чем родительский 28 мм. Конфигурация XM774, формально измененная под 26 мм, остается и на сегодня.

Когда окончательные серии были назначены на трехступенчатые огневые испытания на декабрь 1977 год, лаборатория баллистических исследований (Ballistic Research Laboratories) загрузило программу дальнейшим изучением возможностей 105 мм орудия M68. Их обзор из исследования арсенала в Пикатинни утверждал, что оригинальная 24 мм геометрия, модифицированная при увеличении отношения длины/диаметра с 15,5 до 18, может быть ключевым функциональным моментом. Эта идея позднее была воплощена в сердечниках для 105 мм снаряда XM833 и 120 мм снаряда XM829.

Испытания версии XM829 с вольфрамовым пенетратором (в данном случае 90% сплава), проводившиеся в июле 1979 года в Германии, продемонстрировали, что, несмотря на редкие случаи излома сердечника при высоких температурах, наблюдается впечатляющая проникающая способность.

Обедненный уран

Доступность обеденного урана (DU), возросшая в течение 1950-х годов, привела к мысли о его использовании для программ, проводившихся комитетом неатомной энергетики (non-Atomic Energy Commission) (сейчас, Department of Energy).

Атомные реакторы ранних версий требовали стержни из обедненного урана в качестве топлива. Некоторые производственные мощности были преобразованы для удовлетворения требованиям высокой грузовместимости DU стержней, необходимых для создания материалов военного назначения и для только, что появившегося коммерческого сектора электротехнической промышленности. Второе поколение реакторов, построенных в конце 1950-х начале 1960-х годов, не могли использовать DU в качестве топлива, и, таким образом, материал стал доступен для альтернативной эксплуатации.

Все три вида вооруженных сил приступили к экспериментам с материалом военного применения. Начало армейской работы было учреждено центром изучения материалов и механизмов армии США (US Army Material and Mechanics Research Center), Уотертаун, Миннесота. Обширные исследования проводились на разработках сплавов, а также механических и химических свойствах различных композиций для военного применения.

Одним и первых армейских приложений DU был баллистический разновес внутри округлого снаряда для боеголовки ракеты Дэви Крокет. В начале 1960-х годов по программе разработки 105 мм и 120 мм снарядов Delta APFSDS проводились испытания, в которых принимали участие 4 сплава «U_Quad». Программа Delta (которая, в конечном счете, расширилась до разработок 152 мм снаряда XM578), выбрала вольфрамовые сплавы в качестве материала для пенетратора.

DU кандидаты к тому времени имели две характерные проблемы: новизна и сложности в разбросе характеристик и непоследовательности при составлении различных сплавов. Непосредственное сравнение DU и WA показало, что сердечник из WA, по крайне мере, равносилен по проникающей способности. При использовании имеющихся на данном этапе требований к мишени (6 дюймов брони под углом 60 градусов) была очевидной эквивалентность характеристик DU и WA.

Отсутствие интереса у сухопутных войск по отношению к разработкам DU 1960-х годов не было типичным для других родов войск. При создании противоракетных снарядов для судовой системы Phalanx изначально рассматривался широкий спектр материалов и, в итоге, выбрали сплав U-2Mo. Военно-воздушные силы по программе GAU-8A, избравшие сплав U-3/ATi, разрабатывали скоростную авиационную пушку для самолета A-10 под малый калибр для уничтожения танков в верхушку башни.

AF GAU-8A была полностью закончена в конце 1970-х годов и поступила на вооружении войск НАТО в Европе в 1978 году. Программа PHALANX испытала серии финансовых и административных проблем, и начало производства оттянулось вплоть до 1979 года.

Заинтересованность сухопутной армии в обеденном уране вновь возникла в 1973 году. В попытке полностью раскрыть огневые возможности 105 мм танковой пушки пересматривались все проектировочные решения. По сравнению с ранними экспериментами с обедненным ураном изменилось несколько факторов. Требовалось пробивать тяжелую, монолитную цель при номинальных расстояниях, выделявшихся по стандартам НАТО для уничтожения широкого спектра целей, включающих тяжелый тройной пространственный ряд (heavy triple spaced array), а также были внесены поправки, касающиеся разработок намного большего комплекса и характеристик целей, которые только что появлялись на горизонте. Исследования в области технологий производства сплавов с DU также продвинулись, особенно, в лабораториях департамента энергетики (DOE).

Научно-исследовательская программа “Раскрытие потенциала” для 105 мм орудия, приведшая к созданию боеприпаса XM774, изучила все варианты и требования и выбрала сплав U-3/4Ti для материала сердечника. Основываясь на полевых испытаниях, исследователи определили необходимость DU для удовлетворения всем критериям.

XM774 создал прецедент в области танковых боеприпасов, такой, что все основные разработки последовали в обозначенном ключе (т.е. 105 мм XM833 и 120 мм XM829).

Обзор исторической эволюции данных материалов для использования в боеприпасах представлен в таблице 2.

Таблица 2.

Производство и продуктивность

Как DU, так и WA предлагаются в качестве материалов для сердечника, благодаря обширному спектру механических и физических свойств. В отличие от большинства традиционных металлов, данные сплавы могут быть приведены к высокой прочности, твёрдости, а также высокой пластичности, которые недостижимы для иных сплавов. Оба материала требуют непрестанного контроля во время массового производства пенетраторов потому, что при создании вариаций каждый обладает особыми свойствами и чувствительностью.

До сих пор, сплавы вольфрама производились в больших количествах; в то время как, опыт со сплавами DU, созданных по строгим требованиям XM774, всё ещё отрабатывается. Кратко отметим каждый производственный процесс для освещения их различий.

Создание сердечника на основе сплава вольфрама начинается с аммония паравольфрамата (APT) и основных порошков железа и никеля. APT окисляется и затем преобразовывается до порошкообразного вольфрама. Порошки смешиваются в соответствующих пропорциях и позднее гидростатически прессуются в цилиндрические заготовки. Каждая заготовка спекается в атмосфере водорода при температуре близ точки плавления сплава. Каленный сердечник несколькими методами подвергается дополнительной температурной обработке. В дальнейшем диаметр болванки механически уменьшается на радиально-обжимной машине. Степень снижения площади, составляющая примерно 12-25%, зависит от проекта и состава сплава. Затем штамповочный бланк подвергается фрезерованию. Критическими шагами, дающими представление о производственном процессе, являются спекание, горячая обработка и обжимка. Характеристики сердечника определяются, в первую очередь, условиями обжимки.

Физические характеристики DU и WA

Обедненный уран, обычно доставляется предприятиями в виде UF4 (зеленая соль). UF4 смешивается с магнием и нагревается до спонтанной экзотермической реакции, которая сопровождается выделением дерби и флорида магния. [Дерби — промежуточный элемент массой больше 45 кг первичного металла, созданного «бомбовым» методом (типа восстановления магнием урана из тетрафлюорида урана).] Дерби загружается в вакуумную печь с титаном (0,75%), плавится и приводится к цилиндрическому слитку. Болванки вытягиваются и сворачиваются в стержень. Затем из стержня вырезается форма длиной как у сердечника и нагревается в вакуумной печи до температуры растворения. Перед окончательной машинной обработкой заготовки закаляются и выдерживаются.

Наблюдения важных различий WA и DU позволяют выделить двукратно превосходящий модуль упругости WA над DU. Данная экстра жёсткость является преимуществом в пушке, где изгиб или дефекты ствола, могут представлять проблему, не поддерживая длинный сердечник. Тем не менее, предполагается, что низкий модуль DU, связанный с его низкой скоростью проведения волны напряжения, выступает главной причиной высокой бронепробиваемости.

Другим важным различием является чувствительность к скорости деформации DU по сравнению с WA. В то время как DU изменения прочности очень низкие, и в испытаниях на растяжение составляют 10-4/сек -10/сек; WA может проявлять 30% увеличение прочности. Хотя оба материала подвергаются температурному переходу, пластичность и жесткость WA в испытания при температуре ниже -45°C не проявляют таких значительных ухудшений как DU.

В последние пять лет произошли улучшения механических свойств вольфрамовых сплавов и сплавов обедненного урана. Традиционные диапазоны механических свойств представлены в таблице 3. Так как WA является композитом с металлической матрицей, для него можно предложить больше вариантов улучшения и культивирования механических свойств.

Таблица 3.

Вопрос массового производства сердечников из двух данных сплавов имеет как преимущества, так и недостатки (Таблица 4). Главным преимуществом WA является его способность совмещать высокую динамическую прочность с низкой температурной жесткостью. Это было доказано при апробации данных состояний в крупномасштабном производстве в условиях окружающей среды. Преимущества отчасти сглаживаются высокой начальной стоимостью вольфрама и «мифом» о его ограниченной доступности. В то время как стоимость рудника и очистка вольфрамовой руды, вследствие малой концентрации, является высокой, имеется изобилие свободных природных источников, более чем достаточных для удовлетворения проектировочным требованиям, включая и производство сердечников. Большинство из этих запасов находится в Северо-Западной Территории Канады. Однако, из-за низкого качества руды в США возможность производства в данной стране сводится к минимуму.

Таблица 4.

Каждый материал обладает исключительными критическими критериями производства (Таблица 5). Применительно к WA, требуется поддерживать очень узкий температурный диапазон в течение процесса спекания, кроме того, применяется холодная обработка штампов, и используются метод преобразования вольфрамовой руды в аммония паравольфрамат. Эти важные этапы успешно опробованы в производстве сердечников M735 WA; однако, они требуют постоянного и пристального внимания.

Таблица 5.

Производство U-3/4 Ti также имеет несколько важных шагов. Объем выпуска материала зависит от выбора экструзионного пресса или прокатного стана. Данное тяжелое оборудование, требующее крупных начальных вложений, делает неосуществимым дублирование систем. Большинство механических поломок может на неопределенное время вывести из строя производственные мощности.

Армейские нормативы для высококачественных, пластичных DU сердечников требуют большие объемные скважины для складирования материала после предшествующих мероприятий и концентрации, согласно суровым техническим условиям, которые предусматривают контроль за уровнем химических примесей, механическими свойствами и включает необходимость вакуумного смешивания и медленного охлаждения водой. Данные спецификации представляются осуществимыми в рамках приобретенного опыта, однако производственный процесс требует заботы и внимательности.

Стоимость 450 г гексафлюорида урана (UF4) варьирует от 0,125 до 2,5$, что определяется качеством, фирмой-продавцом, условиями закупок, средствами перевозки, условиями поставки. Вольфрамовый порошок, в эквивалентном состоянии (аммония паравольфрамат) обходится приблизительно 10-16$ за 450 г. Огромная разница в стоимости сырья наводит на мысль, что сопутствующие различия в издержках, очевидно, распространяются и на производство сердечников. Недавний опыт создания пенетраторов доказал ошибочность данного утверждения.

Прямое сравнение двух компонентов боеприпасов представляется сложной задачей, когда происходят многочисленные перемены во времени, в частности, правил, связанных с гипотетическими или актуальными закупками. С целью обсуждения данной проблемы потребовалось приобрести 500000 снарядов за более чем три года. Снаряд 105 мм XM774 использованный в качестве примера, с конца мая 1980 года фигурировал как основной боеприпас. Производилось сравнение трехлетнего опыта производства сердечников из вольфрамового сплава для M735 и влияние на него контракта за 1980-ый финансовый год на выпуск сердечников из обедненного урана для XM774.

Для демонстрации того, что разница стоимости WA и DU основывается на стоимости одного пенетратора, подчеркивалось три составляющие: стоимость единицы сердечника, стоимость поставленной единицы боеприпаса и стоимость единицы боеприпаса, который завершил свой жизненный цикл и подвергся демилитаризации (отбракован).

Используя выше описанные правила, была произведено сравнение стоимости компонентов (Таблица 6). Закупка DU сердечников обходится дешевле, чем для WA. Сердечник WA 137$ приблизительно на 77$ дороже пенетратора DU, который стоит 77$. Однако, когда данная разница расходуется на сборку снарядов, и производится транспортировка боеприпасов на поле боя, стоимость WA снаряда оказывается на 15% выше.

Таблица 6.

Когда рассматривается полный жизненный цикл снаряда, должна приниматься во внимания стоимость демилитаризации сердечников. Для DU боеприпаса демонтаж и удаление компонентов представлены затратами 1-3$, где повышенные значения определяются загрязнением обедненным ураном алюминиевого поддона, который требует очистки. Димилитаризация WA выгодна потому, что у него высокая стоимость лома. В конечном счете, при расчете всего жизненного цикла, общая стоимость WA версии оказывается на 1% выше снаряда с обедненным ураном.

Характеристики

Для осуждения данной части, характеристики рассматривались на основе устойчивости пушки и пробитию броневых целей. Оба материала обладали очень высокой плотностью и, в случае если, сердечники полностью соответствовали проектному соотношению длина/диаметр, оба обеспечивали эффективное пробитие толстой, комплексной брони.

Поведение и результирующие свойства двух материалов отчетливо различались и, по большей части, зависели от выбранной комбинации с соответствующими механическими свойствами. Благодаря своей низкой пластичности и повышенному модулю, вольфрамовый сердечник имел тенденцию ломаться на куски в носовой части или вдоль. Результатом повышения пластичности стержня является неэффективность пенетратора вследствие утолщения в носовой части и/или сильного изгибания. Целью является улучшение характеристик против специфических целей, и в качестве альтернативных путей выступает пара вариантов. Можно манипулировать механическими свойствами стержня, либо создать спереди стержня прекурсор, ослабитель, преференциальные борозды и т.д., стараясь минимизировать поломку сердечника.

Проблемы, связанные с поздним приложением данных модификаций, заключаются в оптимизации пробивного действия против специфических целей, что отражается в поиске компромиссного решения в отношении всех целей. С предоставлением множества рядов бронированных целей данная задача значительно усложняется.

Поведение DU пенетратора при пробитии броневого ряда существенно отличается от поведения вольфрамового аналога. Стержень из обедненного урана имеет тенденцию подвергаться абляции, проходя через броню. Его носик стирается на сравнительно тонкие участки, в то время как сам сердечник с эффективным фронтальным сечением продолжает движение. Хотя может наблюдаться незначительное изгибание стержня, продольный излом для него не характерен. Главными детерминантами поведения, присущего DU пенетратору, является высокая пластичность, высокая прочность и низкий модуль упругости (например, скорость звука).

Различия в характеристиках DU и WA сердечников показаны на рисунках 1, 2. Рисунок 1 сравнивает свойства двух материалов, когда происходили испытания с тяжелой одинарной целью НАТО (Heavy Single Target). Низкая предельная скорость приводит к повышению пробиваемости. График показывает, что преимущества DU не выражены в случае, когда пенетратор обладает низкой плотностью, малой массой и длиной. Фактически, при данных условиях график представляет разброс точек, согласно которым вольфрамовый сердечник превосходит соперника. При повышении плотности материала сердечника и соотношения длина/диаметр версия DU становится намного более эффективна. Во время воспроизведения геометрии и материалов, свойственных пенетраторам от снарядов 105 мм XM833 и 120 мм XM829, превосходство DU становится значительным.

Рисунок1. Характеристика бронепробиваемости сердечников из двух материалов во время испытаний с тяжелой одинарной целью НАТО (Heavy Single Target).

Рисунок2. Характеристика бронепробиваемости сердечников из двух материалов во время испытаний с тяжелой тройной целью НАТО.

Данная тенденция сильнее выражена, когда ряды целей становятся более сложными. На рисунке 2 представлен тяжелый тройной ряд НАТО (NATO Heavy Triple), и показано, что, не смотря на материал или геометрию пенетратора, DU превосходит WA. Это заключение в равной степени справедливо в случае противостояния современным, специальным броневым целям.

Значимость различий проникающей способности сердечников может быть прослежена в таблице 1, в которой представлено эффективное расстояние снарядов XM833 и XM829, создаваемых из двух типов сердечников, для нескольких современных и теоретически вероятных советских танков. Не смотря на различия в эффективном расстоянии материалов в отношении традиционных целей, WA ещё обеспечивает должную эффективность. Однако, с усложнением целей его польза стремится к нулю.

——

Примечание:

Представленный текст является переводом статьи “A Comparison of the advantages and disadvantages of depleted uranium and tungsten alloy as penetrator materials” Tank Ammo Section Report №107, от июля 1986 года.

warinform.ru

чем снаряд из вольфрама отличается от снаряда из обедненного урана, и какой эффективнее?

Конструктивно - ничем, отличается только материал сердечника. Уран имеет три основных преимущества в качестве материала сердечника: - наличие у урана эффекта адиабатного стачивания, вызванного его малой теплопроводностью, что дает выигрыш в бронепробиваемости - пирофорность урана: раскалённые частицы урана из раздробленного после прохождения массива брони сердечника самовозгораются в воздухе, что может вызывать пожар в заброневом объеме цели - дешивизна урана - обеднённый уран является отходом при производстве ядерного оружия, так что он фактически бесплатен для всех стран, имеющих ядерную программу. основные минусы урана - продолжение его плюсов, то есть сложность обработки и малодоступность для стран, не занимающихся обогащением урана.

При почти одинаковой массе - вольфрамовый существенно твёрже. Вот и ответ.

Подкалиберный бронебойный снаряд снабжен вольфрамовым наконечником (иглой) . При встрече такого наконечника с небольшим диаметром с броней происходит преобразование кинетической энергии в тепловую. Так как вольфрам очень тугоплавкий, его расплавления (в отличие от брони) не происходит. Он "протыкает броню" Задача уранового снаряда - иметь максимально возможную массу при том же объеме. Масса снаряда вкупе со скоростью дают бОльшую кинетическую энергию чем обычный "легкий" снаряд

Плотность вольфрама 19,3 г/см³ Обеднённый уран 19,1 г/см³ поэтому, чем выше плотность снаряда тем больше его масса при одинаковых размерах и скорости тем больше кинетическая энергия следовательно вольфрам лучше.

Исследования и производственный опыт показали, что обедненный уран (DU) и сплавы вольфрама (WA) являются великолепными материалами для применения в противотанковых снарядах. В 73-74 году проводилось параметрическое исследование для определения работоспособности семейства константной массы (8 фунтов, 3,63 кг) сердечников, созданных как из 97,5% сплава вольфрама, так и сплава обедненного урана с 3/4 % по массе титана. Испытания версии XM829 с вольфрамовым пенетратором (в данном случае 90% сплава) , проводившиеся в июле 1979 года в Германии, продемонстрировали, что, несмотря на редкие случаи излома сердечника при высоких температурах, наблюдается впечатляющая проникающая способность. <a rel="nofollow" href="http://warinform.ru/News-print-337.html" target="_blank">http://warinform.ru/News-print-337.html</a>

короче, как я понял, вольфрамовый снаряд пробивает, как подкалиберный, а урановый, подрывает или нет как фугасный, понятно, толщина тут не важна, нужно защита от фугасов)

touch.otvet.mail.ru