Miten tykistön kaliiberit menevät suhteessa ammuksiin?
155 mm Naton tykeissä tuntuvat menevän 13 kertoimina.
-39 (13x3), AS-90, M-198
-52 (13x4), PZH-2000
Muita 155 kaliibereja:
-23, ???, M-109, M-114 (vanha, ei noudata logiikkaa)
-47, ???, M109 "KAWEST" (sveitsiläinen)
-56, ???, XM-2001 Crusader will have a 155 mm/56 calibre ordnance
Vastaavasti taas Leopardeissa 120 mm tykissä
-44 (11x4) Rheinmetall Rh-120
-55 (11x5) Rheinmetall Rh-120
Venäjällä taas käytössä 152 mm ainakin:
-2A79 152 mm/L60 (10x6)
-2A36 Giatsint-B / L50 (10x5)
Venäläistä 122 mm en osaa hahmottaa.
-22.7, ???, M-30
-38, ???, D-30
Olen ymmärtynyt että tämä liittyy jotenkin räjähdekaasujen muodostamiin aaltoihin tykkiputkessa ja työntövoiman määrä vaihtelee erikohdissa putkea. Kaasut kimpoilevat putkessa takaseinästä ja ammuksesta sen liikkuessa ja lopputuloksena on monimutkainen tila, jossa työntövoimat toistuvat kuitenkin putken sisällä aina jaksottain. siksi hyppäykset tapahtuvat tyyliin 39->52 ja 44->55. Putki tulee järkeilyni mukaan katkaista aina vahvimman työntökohdan jälkeen, jotta tykin tarkkuus pysyisi hyvänä. Sopivat kaliiberit riippuvat jotenkin myös ammuksista, mutta en ole löytänyt tietoa että miten. Tykin putkesta katsottuna ei pitäisi nähdä esimerkiksi tykin ammuksen pituutta. Millainen ammus pitäisi esimerkiksi olla, että voisi käyttää tyykiä 155mm/L55? Vai onko yhdistelmä mahdoton?
Nykyisillä Naton 155mm ammuksilla seuraava kaliiberi lienee siis 155mm/L65, mutta näitä ei vielä ole käsittääkseni missään edes tekeillä. Ammunnan tarkkuutta ja kantavuutta on parannettu perävirtausyksiköillä (base bleed), jotka parantavat äänen nopeuden ylittävien kappaleiden aerodynamiikkaa. Silti seuraava tapa lisätä kantamaa lienee taas pidentää putkea.
Aiheesta löytyy tietoa aika vähän, mutta on mielenkiintoinen. Osaako kukaan valaista?
1. Miten tykistön kaliiberit menevät suhteessa ammuksiin?
Kaliiperi (kaliiberi vanh kaliberi) on tuliputken nimellinen (pienempi) sisähalkaisijamitta. Sileillä putkilla (smooth bore) se on sisähalkaisija (esim. panssarivaunukanuuna nykyisin 120 mm lännessä / 125 mm itäkalusto), rihlatun tuliputken kaliiperi on putken rihlaharjasta vastakkaisen puolen harjaan (=pieni kaliiperi) (esim. lännessä nimellinen 155 mm / idässä 152 mm).
Todellisuudessa 155 mm pikkukaliiperi on uudella putkella hieman pienempi <155 mm, mutta nimellisarvona käytetään mittaa 155 mm. Itäkaluston 152 mm taitaa mittana olla 152,4 (=6 tuumaa).
Isokaliiperi on rihlauran pohjasta vastakkaisen puolen rihlauran pohjaan. Mitat pitäisi etsiä jostakin julkaisusta, lienevät luokkaa ~(157...158) mm).
Kaliiperi on poikkileikkausmitta (halkaisija), ei putken pituusmitta. Ohessa vaikkapa wiki-lähde, se lienee oikein riittävässä määrin.
fi.wikipedia.org
Aseen ja ammuksen nimelliskalliperit ovat samoja (esim 155 mm tai 152 mm), mutta käytännössä ammuksen todellinen ulkohalkaisija ohjauspaksunnoksien kohdalta on putken pienintä halkaisijaa hieman pienempi. Johtorenkaan halkaisija on jonkin verran suurempi kuin tuliputken suurempi sisähalkaisija (iso kaliiperi) , jotta ruutikaasu ei vuoda ammuksen ohi vaan työntää tehokkaasti ammusta putkimatkalla. Tolerannssit pitää myös huomioida mitoituksessa.
Tuliputken pituus (tavallisesti panoskammio + työlieriö eli esim rihlattu osa) voidaan ilmoittaa putken kaliiperin monikertana esim 39 kal tai normaaleina pituusyksikköinä (mm, cm, dm, m tai tuumajärjestelmässä). Mitta edustaa sisäballistiikan mukaista "työtä tekevää pituutta/tilavuutta": Panos palaa panoskammiossa ja ammus kiihtyy rihlatulla/rihlaamattomalla työlieriöllä.
155 järjestelmän JBMoU mukaiset pituusmitat ovat 39 kal (alkuperäinen perusase esim FH 70, joka lienee ensimmäinen JBMoU-ase) ja myöhemmin pitkän kantaman putken extended range JBMoU ER pituudeksi on valikoitunut 52 kal samalla poikkileikkausmitoituksella, jotta vanhoja (39 kal systeemin) ampumatarvikkeita voidaan ampua molemmilla järjestelmillä. Panoskammion tilavuudet ovat vastaavasti ~19 l ja ~23 l, joten 52 kal putkeen mahtuu suurempi panos ja tuliputken pituus tulee paremmin hyödynnettyä kantaman suhteen.
Jos putken pituudessa on mukana suuhidastin tai lukko, niin pituus ei edusta "teknisesti tehollista" putken pituutta.
2. Olen ymmärtynyt että tämä liittyy jotenkin räjähdekaasujen muodostamiin aaltoihin tykkiputkessa ja työntövoiman määrä vaihtelee erikohdissa putkea. Kaasut kimpoilevat putkessa takaseinästä ja ammuksesta sen liikkuessa ja lopputuloksena on monimutkainen tila, jossa työntövoimat toistuvat kuitenkin putken sisällä aina jaksottain. siksi hyppäykset tapahtuvat tyyliin 39->52 ja 44->55.
Ei, jos tarkoitat
ruutikaasun paineaaltoja. Niitä pyritään välttämään ja painekäyrät pyritään pitäämään sileinä, pehmeästi kaartuvina eli värähtelypiikkejä pyritään välttämään. Jos seilaavia paineaaltoja aseessa esiintyy, on jotain pielessä ja katastrofin aineksia on ilmassa (putkessa). Hyvin toimivalla panoksella aseen lukossa on aina suurempi paine kuin siitä eteenpäin ammuksen perään saakka. Maksimipaineen saavuttamisen jälkeen siitä eteenpäin putken kohdassa X suurin paine esiintyy aina ammuksen ohittaessa ko.kohdan eli ammuksen ohitettua ko. kohdassa on aina pienempi paine kuin ohituksen hetkellä. Tähän tuliputken, ammuksen ja panoksen suunnittelussa pyritään.
Ongelmia syntyy jyväpanos-irtopanoslaukauksia ampuvilla aseilla panoksen sytytysjärjestelmän, panosruutilajin, lämpötilan jne vaikutuksesta ehkä helmpommin kuin hylsy/kartussihylsy laukauksilla. Jälkimmäisissä voi olla usein tanko-/tikkuruutia. Esim. kylmässä ruutijyvät voivat murtua /murentua hauraasti ja palopinta-ala kasvaa hallitsemattomasti --> paineaaltoja ja panoksen epästabiili / -normaali palaminen. Samoin kuuman panoksen ruudit voivat ehkä murtua mekaanisesti. Kolhiutunutta panosta ei saa ladata panoskammioon
Oheisessa julkaisussa on muutamia skenaarioita tutkittu paineaaltojen suhteen 5'' aseella:
https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA095342.pdf
Tässä toinen tutkimus, jossa pohditaan paineaaltojen ja lukon murtumisen yhteyttä:
"Shock wave tubes" ja "gun tubes / gun barrels" ovat eri asioita!! Edellisessä pyritään saamaan aikaan paineaaltoja, jälkimmäisissä paineaaltoja pyritään välttämään
3. Putki tulee järkeilyni mukaan katkaista aina vahvimman työntökohdan jälkeen, jotta tykin tarkkuus pysyisi hyvänä. Sopivat kaliiberit riippuvat jotenkin myös ammuksista, mutta en ole löytänyt tietoa että miten. Tykin putkesta katsottuna ei pitäisi nähdä esimerkiksi tykin ammuksen pituutta. Millainen ammus pitäisi esimerkiksi olla, että voisi käyttää tyykiä 155mm/L55? Vai onko yhdistelmä mahdoton?
Sivistynyt arvaus on, että putki katkaistaan siitä kohdasta, joka kulloinkin suunnitteluvaiheessa täyttää aseelta vaaditun lähtönopeusvaatimuksen määrätyllä/suunnitellulla laukausyhdistelmällä tai muutoin sovitusta kohtaa, esim JBMoU yhteensopivuus. Sisäballistisessa vaiheessa ruutikaasun paineaaltoja pyritään välttämään. Jos niitä esiintyy, joku järjestelmässä on pielessä. Tyypillisesti syy on panosrakenteessa ja sytytysjärjestelmässä.
155 mm aseita (tuliputkia) lienee valmistettu melkein kaikilla kaliiperin monikerta-mitoilla aina 60 kal (Rheinmetall:n koease) saakka, seuraavaksi ehkä pitempiäkin putkia.
Kaikkia JBMoU / Nato yhteensopivia ammuksia voinee ampua kaikilla putken pituusmitoilla niiden suunnittelupainerajojen puitteissa. Lyhyille putkille tarkoittettujen ammuksien (esim 155 M107 ja sen kopiot) johtorenkaat eivät välttämättä kestä pitkällä putkella ampumista suurilla paineilla/ lähtönopeuksilla, mutta kyllä niitäkin voi ampua pienillä osapanoksilla "lähemmäs". Poikkileikkausmitoitus ratkaisee yhteensopivuuden pääosin ja sehän on sama kaikilla tai vähintään yhteensopiva 155 JBMoU aseilla ja ampumatarvikkeilla.
Nykyisillä Naton 155mm ammuksilla seuraava kaliiberi lienee siis 155mm/L65, mutta näitä ei vielä ole käsittääkseni missään edes tekeillä. Ammunnan tarkkuutta ja kantavuutta on parannettu perävirtausyksiköillä (base bleed), jotka parantavat äänen nopeuden ylittävien kappaleiden aerodynamiikkaa. Silti seuraava tapa lisätä kantamaa lienee taas pidentää putkea.
Arvelen kaliiperin pysyvän 155 mm:ssa (se on poikkileikkausmitta, ei putken pituus). Seuraava JBMoU putken pituus ja panoskammion tilavuus saattavat määräytyä niin, että putki tuottaa ~ saman lähtönopeuden nykyisten ampumatarvikkeiden kanssa nykyisillä panoksilla ammuttaessa kuin niitä nykyisillä aseilla L39/L52 ammuttaessa. Pidemmälle ammutaan lisäämällä ruutia esim yksi tai kaksi panosmoduuli(a) lisää. Se, että osuuko se samaan tapaan 13 monikerralle ei liene mikään edellytys, vai onko siihen joku luonnontieteellinen peruste?
Se on varmaa, että pidemmälle kantamalle ja pidemmälle lentoajalle (purskeammunta) riittää kysyntää, kun maalipäässä ohjautuvat ampumatarvikkeet halpenevat ja yleistyvät. Myös ammuksen lentävä massa kasvanee, kun raskas ammus hidastuu vähemmän ja lentää pidemmälle samalla otsapinnalla. Tässä tulee vastaan ehkä 50 kg ammuspaino, joka lienee jonkinmoinen kynnys ihmisvoimin käsiteltävälle kappaleelle yhden, melko riskinkin henkilön osalta. Ammusten koneellistettu käsittely auttaa painon suhteen, jos se poistaa ihmisvoiman tarpeen koko toimintaketjusta.
Ohessa iltalukemiseksi linkki Sisäballistiikan klassikkoon (ei liene vielä painevärähtelyjä huomioitu tuohon aikaan, mutta muutoin asiaa):
The most Referenced Textbook on the subject,466 pages of theory and historical experience,a must have in any library
archive.org
Suomeksi militaariteknisiä julkaisuja on etsittävä SKK:n ja MPKK:n julkisista opinnäytteistä tai esim. tuolta:
Sotatieteellisen seuran vuosijulkaisu; Annual publication of the Finnish Society of Military Science
journal.fi
Jos viiteviestissä tarkoitettiin joitain muita aaltoja kuin ruutikaasun paineaaltoja tuliputkessa, niin tämä vastaus on pielessä, kuten tavallista
.
