top
logo

Počítadlo

TOPlist

Knihy z naší nabídky


Úvodní Technika Tvrdost a průbojnost střel
Tvrdost a průbojnost střel Tisk Email
Hodnocení uživatelů: / 32
NejhoršíNejlepší 
Napsal uživatel Jan Komenda   
Úterý, 17 Březen 2009 23:16

Náboje s průbojnou střelou patří do skupiny zakázaného střeliva pro civilní použití. Od 1.2.2009 je průbojná střela zákonem o zbraních nově definována jako jednotná střela, která je tvořena materiálem (např. jádrem) tvrdším než 250 HB (HB – tvrdost podle Brinella), nebo střela, která je laborována do střeliva, jež svou konstrukcí nebo energií střely vykazuje průbojný účinek. Toto vymezení průbojné střely je ve druhé části dosti nešťastné, neboť průbojný účinek, tj. schopnost probití určité překážky definované tloušťky, vykazuje každá pohybující se střela bez ohledu na svou konstrukci a energii. 

Podívejme se nejdříve na pojem tvrdost. Tvrdost je obvykle definována jako vlastnost materiálu, vyjádřená odporem proti vnikání cizího tělesa. Tvrdost je charakteristikou odporu proti tvárné deformaci malých objemů. I přesto, že se jedná o poměrně významnou charakteristiku mechanických vlastností materiálů, nejedná se o jednoznačnou fyzikální veličinu. Její experimentální kvantifikace je poměrně problematická, neboť ke stanovení tvrdosti se používá poměrně mnoho odlišných metod, z nichž každá je vhodná jen pro určité druhy materiálů. Hodnoty tvrdosti stanovené různými metodami, lze mezi sebou porovnávat pouze na základě empiricky získaných relací. 

 Zkušební metody měření tvrdosti jsou založeny na vtlačování tělíska definovaného tvaru do hodnoceného materiálu. Ukazatelem tvrdosti jsou smluvní rozměry vtisku. K běžným zkušebním metodám měření tvrdosti patří tyto tři metody, které se liší tvarem a druhem materiálu zkušebního tělíska:

- Vickersova – používá diamantový jehlan – označení HV (Hardness Vickers),

- Rockwellova – používá diamantový kužel (HRA a HRC) nebo ocelovou kalenou kuličku (HRB),

- Brinellova – používá kuličky různého průměru – označení HB (Hardness Brinell). Označení tvrdosti HB odpovídá nejběžnější Brinellově zkoušce, tj. průměru kuličky D = 10 mm, síle F = 30 000 N a době zatížení t = 10 s. 

Jaké jsou tedy hodnoty tvrdosti HB běžných materiálů? Např. měkké dřevo (např. borovice) má tvrdost kolem 1,6 HB, tvrdé dřevo (např. dub) do 4 HB, nejtvrdší dřeva 6 – 7 HB, olovo 38 HB, měď 95 HB, měkká ocel s nízkým obsahem uhlíku 120 HB, vysoce tvrdá ocel 600 HB, sklo 1550 HB, tvrzená nástrojová ocel 1500 – 1900 HB, borid rheničitý (diborid rhenia ReB2) 4600 HB. Přesný převod tvrdosti podle Brinella na jiné stupnice neexistuje. Např. u nízkolegovaných ocelí přibližně platí 250 HB = 25 HRC = 101 HRB = 62 HRA = 265 HV. Těmto hodnotám tvrdosti odpovídá mez pevnosti v tahu Rm = 850 MPa.

S rostoucí tvrdostí materiálu roste i jeho mez pevnosti v tahu Rm. Pro Brinellovu tvrdost např. platí Rm = 3,1 – 4,1 HB [MPa]. U vysokopevnostních  tvrdých materiálů, tedy i u průbojných jader střel je však nejvhodnější metodou pro stanovení tvrdosti metoda Rockwell HRC. Jedná se o tvrdost určenou diamantovým kuželem (C = cone) při celkovém zatížení 1500 N. Tuto metodu se doporučuje používat pro rozsah HRC = 20 - 67.  Spodní hranicí mezi nekalenými ocelovými jádry (která nahrazují olověné výplně) a kalenými ocelovými jádry střel je tvrdost 25 HRC, které přibližně odpovídá tvrdost 250 HB. Kalená průbojná jádra puškových vojenských střel mají tvrdost v rozsahu 50 - 70 HRC , tj. přibližně od 480 HB výše.

Z hlediska hodnocení tvrdosti materiálů má orientační význam Mohsova stupnice tvrdosti, kterou známe ze školních let . Používá 10 stupňů tvrdosti (1 – mastek, 10 – diamant) – viz tabulka. Materiál, který má vyšší číslo v Mohsově stupnici, je schopen udělat vryp do materiálu s číslem nižším. Například nehet má tvrdost 1,5-2, tj. lze s ním udělat rýhu do mastku i sádrovce. Mince mají tvrdost 3,4 – 4, kapesní nůž přibližně 5 a pokud  určitý materiál zanechává rýhu ve skle, má tvrdost větší než 5.  

 

Nerost

Mohsova stupnice tvrdosti

Absolutní tvrdost

Tvrdost Vickers HV

Tvrdost Brinell HB

Mastek

1

1

2,4

2,3

Sádrovec

2

2

36

34

Kalcit

3

9

109

105

Fluorit

4

21

189

180

Apatit

5

48

536

510

Živec

6

72

795

760

Křemen

7

100

1 120

1 060

Topas

8

200

1 427

1 360

Korund

9

400

2 060

1 960

Diamant

10

1 500

10 060

9 560

 

V tabulce jsou pro jednotlivé nerosty doplněny i údaje o absolutní tvrdosti a orientační údaje o tvrdosti podle Vickerse a Brinella. Z tabulky plyne, že průbojná střela o tvrdosti 250 HB leží svou tvrdostí mezi fluoritem a apatitem. Z hlediska posuzování tvrdosti průbojné střely je významná i tvrdost překážky, jíž má střela proniknout. Obecně platí, že šance střely na pronik překážkou výrazně klesají, má-li překážka vyšší tvrdost, než střela, resp. její nejtvrdší část. U ocelových pancířů dosahují tvrdosti hodnot od 380 HB (válcovaná ocel RHA) do 600 HB (materiály s vysokou tvrdostí). Např. švédské nízkolegované vysokopevnostní pancéřové oceli ARMOX jsou dodávány v tvrdostech 500 až 600 HB (ARMOX 500 a ARMOX 600). Obdobné vlastnosti má i levnější švédská otěruvzdorná ocel s vysokou tvrdostí HARDOX v řadách 400, 450, 500 a 600 (číslo indexu opět odpovídá zaručené střední tvrdosti podle Brinella). Je tedy zřejmé, že české průbojné střely s tvrdostí 250 HB jsou ve srovnání s těmito materiály, které svou tvrdostí výrazně převyšují běžné konstrukční oceli, poněkud měkké.  

Průbojnost střely na dané překážce však není dána pouze její tvrdostí, ale zejména dopadovou energií. V minulých letech byly provedeny experimenty zaměřené na hodnocení balistické odolnosti 10 mm plechů Hardox 450 (s tvrdostí 450 HB) proti dopadajícím střelám s olověnou výplní s vysokou dopadovou energií. Konkrétně bylo použito střelivo 338 Lapua Magnum s celoplášťovou a expanzivní střelou s dopadovou energií kolem 6500 J. Obě střely, byť byly vyrobeny z materiálů o tvrdosti nižší, než 200 HB, pronikly  plechy tl. 10 mm s přebytkem energie a vytvořily v plechu otvory o průměru mnohem větším, než je jejich ráže, tj. 8,6 mm. U celoplášťových střel Lock Base byl průměr otvoru okolo 12 mm, u expanzivních střel Scenar až 15 mm.  Podrobnosti jsou uvedeny v jiném článku.

Mechanismus proniku tlustostěnného plechu olověnou střelou je následující. Pokud na plech dopadá střela nadlimitní, vysoce nadzvukovou rychlostí a má tedy relativně vysokou dopadovou energii, dochází v první fázi po nárazu k deformaci měkké střely, která se zkracuje a nabývá na průměru. V důsledku vysoké dopadové energie střely však dochází k poškození povrchové vrstvy desky, i když má relativně vysokou tvrdost. K tomu přispívá tvar pláště střely s ostrou špičkou, která je poměrně kompaktní. Střela postupně vniká do hloubky desky, dále se deformuje a v přední části se rozkládá (zvětšuje průměr a zkracuje se, ubývá erodující a tříštící se materiál výplně střely - olovo). Současně dochází k erozi materiálu desky v místě vstupu a střelný kanál rovněž nabývá na průměru. Pokud je však dopadová energie střely vysoká, dochází při dosažení určité hloubky vniku zbytku střely do desky ke smykovému porušení zbývající vrstvy desky za vzniku masivní výtrže z desky. Za ní proniká deskou zbytek rozložené střely o přibližně stejném průměru. Střední průměr střelného kanálu je tak podstatně větší, než průměr dopadající střely (až dvojnásobně). Expanzivní střely tak paradoxně vzhledem ke své větší deformaci vytvořily průstřel o větším průměru ve srovnání se střelami celoplášťovými.

Střeleckými experimenty bylo tedy prokázáno, že pokud má střela dostatek energie při dopadu na plech určité tloušťky, dojde k probití plechu i v případě extrémně velkého rozdílu v tvrdosti a pevnosti materiálu střely a plechu (tvrdost plechu HARDOX 450 je výrazně vyšší, než tvrdost olova). O průbojné schopnosti střely tedy při vysokých dopadových energiích téměř vůbec nerozhoduje její konstrukce a jakékoliv diskuze o tvrdosti střely v tomto případě ztrácejí význam.

Aktualizováno Středa, 14 Prosinec 2011 11:46
 

bottom

Založeno na Joomla!. Designed by: Free Joomla Template, tuvalu domain transfer. Valid XHTML and CSS.