Průzkumné vozidlo Panhard AML-90 s mohutnou dojkomorovou úsťovou brzdou
Otázka Co jsou různé nástavce na koncích hlavní tanků a děl?
Stručná odpověďNástavce na koncích hlavní tanků a děl mohou být:
|
Palné zbraně, využívají k urychlení projektilu tlak plynů vznikající spálením výmetné látky, což je většinou střelný prach, dříve černý, dnes prakticky bez výjimky bezdýmný. Zbraně pracující na principu zážehového motoru s nevratným pístem, kde je válec představovaný hlavní a píst projektilem, se musí vypořádat s reakční silou, které se v tomto případě říká zpětný ráz.
Zpětný ráz vzniká v důsledku třetího Newtonova zákona o akci a reakci, který říká, že každá akce vyvolává stejně velkou reakci opačného směru. V praxi to znamená, že když expandující prachové plyny udělí střele určitou úsťovou rychlost, tak se zbraň bude pohybovat opačným směrem tolikrát menší rychlostí, kolikrát je těžší než střela.
Abychom tomu dali nějakou konkrétnější podobu, hlaveň německého tankového kanonu Rheinmetall Rh-120 L/44 ráže 120 mm, tanků Leopard 2, má hmotnost 1190 kg. Při střelbě podkaliberním penetrátorem DM53 s hmotností 8,35 kg, opouštějícím hlaveň úsťovou rychlostí 1750 m/s, by se vám téměř jeden a čtvrt tuny „masivní oceli“ mihlo v těsné věži kolem hlavy rychlostí přes 12 m/s. U moderních dělostřeleckých zbraní část zpětného rázu „utlumí“ brzdovratné zařízení, které je však poměrně složité, drahé a navíc zabírá cenné místo ve věži.
Jedním z velmi jednoduchých, účinných a poměrně levných způsobů, jak omezit účinky zpětného rázu je úsťová brzda. To je jeden z možných nástavců ústí hlavně s poměrně typickým tvarem, daným principem funkce.
Úsťová brzda
Úsťová brzda funguje tak, že část plynů se pomocí speciálně tvarovaného nástavce „otočí“ tak, aby proudily směrem dozadu od ústí hlavně. V principu se chová jako reaktivní motor, který tlačí hlaveň dopředu, tedy proti směru působení zpětného rázu a tím jej částečně eliminuje. Účinnost úsťové brzdy je značně závislá na její konstrukci. Běžně se pohybuje mezi 10 až 50 procenty. Někteří výrobci udávají ještě vyšší čísla, ale to jsou již spíše marketingové triky, než reálně měřitelné hodnoty.
Nevýhodou úsťové brzdy je zvýšená hladina hluku. Udává se zvýšení o 5 - 10 dB, což se nezdá mnoho, ale je potřeba mít na mysli, že při výstřelu se i bez toho pohybujeme na hranici snesitelnosti. Další zvyšování a pobyt v blízkosti tak výkonných zbraní bez chráničů sluchu hrozí jeho poškozením nebo úplným ohluchnutím. Obsluha děla i lidé v jeho okolí jsou vystaveni tlakové vlně, která proti nim vrhá prach, kamínky a nečistoty. Proto stojí obsluhy děl při výstřelu zády k dělu a pokud nemají ochranné pomůcky, tak se zakrytýma ušima a zavřenýma očima.
Podle tvaru se úsťové brzdy dělí na jedno, dvoj a trojkomorové, štěrbinové a perforované.
Kanon proti útočné vozbě vz. 38 s jednokomorovou úsťovou brzdou
Jednokomorové úsťové brzdy jsou tvořené jedním párem nebo jedním věncem otvorů proti sobě. Typickým představitelem je například československý kanon proti útočné vozbě vz. 38 s firmy Škoda s ráží 47 mm, používaný na prvních německých stíhačích tanků Panzerjäger I. Později se toto řešení objevilo na prvních verzích tanků Pz.IV Ausf.G se 7,5 cm kanonem KwK40 L/40 nebo na britském protitankovém kanonu QF 6-pdr ráže 57 mm. Dnes například na francouzských průzkumných vozidlech AMX-10RC dodaných nedávno i na Ukrajinu.
Nejběžnější řešení
Zdaleka nejběžnější je dvojkomorová úsťová brzda. Tu najdeme na celé řadě protitankových a tankových kanonů, tažených i samohybných děl od druhé světové války dodnes. Z nejznámějších můžeme vyjmenovat německý protitankový kanon 5cm PaK 38, jeho výkonnějšího bratrance 7,5 cm PaK 40, britský QF 17-pdr ráže 76 mm, sovětské divizní kanony ZiS-3 stejné ráže nebo houfnice D-1 ráže 152 mm. Typická byla pro německé tanky Pz.V Panther a Pz.VI Tiger, sovětské IS-2 až IS-10 nebo americké poválečné tanky M26 Pershing až M48 Patton a spoustu další techniky.
Houfnice 2S65 Msta-B s ojedinělou trojkomorovou úsťovou brzdou
Trojkomorová úsťová brzda se používá ojediněle, nese ji například sovětská 152 mm houfnice 2S65 Msta-B a její samohybná verze 2S19 Msta-S. Jinak ji najdete většinou jen na ručních zbraních. Méně frekventovanou variantou je také perforovaná úsťová brzda, většinou známá jako „pepřenka“. Ta je typická například pro německé těžké protitankové kanony PaK 44 ráže 128 mm nebo mohutné sovětské kanony S-23 ráže 180 mm, či protiletadlové S-60, používané na protiletadlových tancích ZSU-57-2. Z nejnovějších aplikací můžeme zmínit japonské obrněné vozidlo Type 16 MCV (Maneuvre Combat Vehicle), které má perforaci „pepřenky“ stočenou do spirály. Tím se konstruktéři snažili navíc omezit zášleh u ústí hlavně.
Na tažených dělostřeleckých kusech a vozidlech je běžnější štěrbinová úsťová brzda, kterou můžete vidět na našich protiletadlových dvojkanonech PLDvK vz. 53/59. Sověti ji použili na tanku T-10M, samohybných dělech ISU-152 a houfnici ML-20 známé i z naší výzbroje. Používala se také na výsadkových samohybných dělech ASU-76 a ASU-57, kde se konstruktéři „vyřádili“ použitím 34 štěrbin. Nakonec se ukázalo, že dvojkomorová úsťová brzda, použitá na pozdějších verzích ASU-57 měla podobnou účinnost. V poslední době štěrbinovou úsťovou brzdu oprášili Němci u své Panzerhaubitze PzH 2000 nebo Jihokorejci u houfnice K9 Thunder.
Průzkumné vozidlo Panhard AML-90 s mohutnou dojkomorovou úsťovou brzdou
Z hlediska výrobních postupů bylo nejjednodušší vytvořit šikmé otvory těsně před ústí hlavně jako na tanku M47 Patton, ale účinnost takového řešení nebyla valná. Nejčastěji se používají sofistikovaněji tvarované odlitky, našroubované na hlaveň. Ty jsou levné a přitom výrazně účinnější. U zbraní velkých ráží jsou nepřesnosti odlévání naprosto zanedbatelné. Nicméně ojediněle se používaly i úsťové brzdy svařené z několika částí vyrobených odléváním nebo obráběním, což se samozřejmě promítlo negativně do ceny i pracnosti a rychlosti výroby. Toto řešení používali například Francouzi na 90 mm tažených kanonech DEFA D921 a na vozidlech Panhard AML-90 jimi vyzbrojenými. U velmi přesných zbraní, většinou odstřelovacích pušek se používají frézované, které jsou výrobně nejnáročnější a nejdražší, ale také zdaleka nejpřesnější.
Brzdy a nebrzdy
Dnešní tanky úsťové brzdy nepoužívají z několika důvodů. Hlavním je zavedení průbojné munice s šípovou stabilizací a oddělitelným vodicím pouzdrem APFSDS (Armour Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot), která je hlavním druhem munice v palebném průměru, při protitankovém boji. Vodicí pouzdro je tvořené zpravidla třemi segmenty, které se oddělí působením náporu vzduchu po opuštění hlavně. Při použití úsťové brzdy se začíná vodicí pouzdro rozkládat již v úsťové brzdě, což vede k jeho poškození, rozkmitání penetrátoru a zhoršení přesnosti palby.
Tento fenomén se objevoval již u britských protitankových kanonů QF 17-pdr, při střelbě průbojnou municí s oddělitelným vodicím pouzdrem APDS (Armour Piercing Discarding Sabot). Tato munice s úsťovou rychlostí až 1 200 m/s měla být pro osádky tanků Sherman VC Firefly „bičem“ na německé tanky Pz.Kpfw. V Panther a Pz.Kpfw. VI Tiger. Nevalná přesnost APDS byla jedním z důvodů, proč po Shermanech Firefly nesáhli i Američané.
Dalším důvodem je snaha vést v případě kontaktu s nepřítelem palbu co nejrychleji. Jak jsme zmínili, plyny z úsťové brzdy se odrážejí od země, víří prach a zakrývají střelci, případně i veliteli výhled, takže ztrácejí ze zaměřovačů cíle a musí je znovu vyhledávat. Limitem pro rychlost palby z úkrytu potom není výkon nabíječe, který byl odjakživa považovaný za „brzdu“, ale doba potřebná k tomu, aby se usadil prach.
To s sebou nese ještě jeden problém, kterým je poškozování optiky kamínky vrženými vysokou rychlostí proti průzorům a zaměřovačům. Situace s přílišným výkonem kanonů byla již v padesátých letech tak vážná, že konstruktéři od používání úsťových brzd zcela upustili nebo dokonce používali na kanonech deflektory prachových plynů.
Deflektor ve tvaru písmene Y na tanku M48 Patton
Typickým představitelem jsou americké 90mm kanony tanků M48 Patton, které nesly podle verze deflektor ve tvaru písmene Y nebo T. Z tvaru nástavce je zřejmé, že jako typická úsťová brzda fungovat nemohl. Plyny byly odváděné do stran nebo směrem vpřed, takže nedocházelo k víření prachu a výše uvedeným problémům s odletujícími kamínky. Druhým cílem tohoto řešení bylo omezit oslňování velitele a střelce zábleskem z hlavně.
Zvířený prach je také demaskujícím prvkem. Proto se například Američané u lehčích tažených děl, kde se dala předpokládat přímá palba, úsťovým brzdám vyhýbali, aby se palebná postavení nestala cílem nepřátelské protibaterijní palby. Podobně Němci, kteří na samohybných houfnicích 15cm s.F.H.18 Hummel původně uvažovali s dvojkomorovou úsťovou brzdou, nakonec nechali hlaveň hladkou.
Tlumiče plamene
Další nástavec na hlavni může být, je tlumič plamene. K čemu slouží je jasné z názvu. Zášleh plamene u ústí hlavně je demaskujícím příznakem a navíc oslňuje střelce. „Oslepen“ může být dokonce i v případě, kdy používá k zaměřování televizní nebo termovizní zaměřovač.
40mm kanon Bofors L/70 s tlumičem plamene
Nejprimitivnější tlumiče plamene byly jednoduché „kornouty“ upevněné na konci hlavně. Běžné byly především u rychlopalných protiletadlových zbraní. Pro některé byly téměř „poznávacím znamením, například pro švédský 40 mm Bofors L/60 a později L/70, sovětský 37 mm kanon 61-K, německý 2 cm Flak 30/38 a čtyřče Flakvierling 38 stejné ráže, 3,7 cm Flak 18/36/37, japonský type 96 ráže 25 mm nebo italský Breda 20/65.
Tyto „kornouty“ bránily jen oslnění střelce (miřiče). Používaly se do ráží kolem 40 mm, které byly zaměřované individuálně jedním nebo dvěma miřiči (zvlášť pro odměr a náměr). Ti sledovali nepřetržitě cíl v nitkovém kříži nebo kolimátorovým zaměřovačem a záblesky jim to znemožňovaly. U zbraní větších ráží se používaly systémy centrálního řízení palby, které udávaly hodnoty náměru a odměru pro jednotlivá děla. Obsluha je jen nastavila na stupnicích, takže problém s plamenem a oslněním odpadal.
M42 Duster s lamelovými tlumiči plamene
Americký samohybný protiletadlový dvojkanon M42 Duster používal modernější lamelové tlumiče plamene, rozptylující prachové plyny do tří stran. Ty byly tvořené třemi lamelami se štěrbinami. Kvůli jejich tvaru se tlumiči říkalo „ptakopysk“. Stejné řešení tlumiče používá také 20 mm kanon Alexis společnosti AEI Systems a řada ručních zbraní. Američané používali M42 Duster ve Vietnamu často k palbě proti pozemním cílům, především proti pěchotě. Protože tlumiče plamene vířily prach, některé obsluhy je demontovaly. Díky následným mohutným zábleskům kolem ústí hlavní si M42 Duster vysloužily přezdívku „ohnivý drak“. Jejich palba měla často větší demoralizující než smrtící účinek.
Měření a programování
Další modifikací zavedenou nejprve u protiletadlových kanonů bylo měření úsťové rychlosti. To se provádí elektromagneticky, dvojicí cívek. Lamelové tlumiče plamenů, pokud byla jejich funkce zachována, například kvůli nouzovému optickému zaměřování, byly uzavřené dvojicí prstenců s cívkami. Toto řešení se objevilo například na protiletadlových systémech Gepard, Type 87, Marksman nebo 2K22 Tunguzka. Dále se rozšířilo i na další, především námořní univerzální rychlopalná děla například OTO Melara Compact, kde jsou vidět válcové „držáky“ cívek kolem ústí hlavně.
Cívky pro měření úsťové rychlosti protiletadlového Flakpanzer Gepard
Měření se zpočátku provádělo kvůli opravám parametrů palby v závislosti na ohřevu a opotřebení hlavně. Podle naměřené úsťové rychlosti se měnil náměr tak, aby byl s dostatečně vysokou pravděpodobností zajištěný zásah cíle. U protiletadlových zbraní je totiž palebné okno velmi omezené a na zničení cíle musí stačit jedna - dvě dávky. Ke třetí se sytém dostane jen ojediněle, za mimořádně ideálních podmínek.
Švýcarské protiletadlové kanony Oerlikon Contraves GDF ráže 35 mm, používané na pozemních protiletadlových systémech Skyshield, Skyranger 35, MANTIS nebo námořních Millennium přinesly další novinku, který si vynutila změnu tvaru nástavce na konci hlavně. Programovatelnou munici AHEAD (Advanced Hit Efficiency And Destruction). Tato munice obsahuje 152 wolframových tělísek (fragmentů). AHEAD exploduje před cílem s výrazně směrovým účinkem. Fragmenty vytvářejí kužel „vržený vstříc“ cíli. Na rozdíl od běžného přibližovacího nebo časového zapalovače, kde střepiny vytvářejí při explozi kulovou plochu, roste počet fragmentů, které zasáhnou cíl.
Systém měření úsťové rychlosti a programování munice AHEAD
AHEAD je Hi-tech vyvinutý v polovině 90. let, což je mimochodem důvod, proč Švýcaři nesouhlasili s vývozem této munice na Ukrajinu. AHEAD vyžaduje velmi přesné měření úsťové rychlosti a přesné nastavení „vzdálenosti“, kde před cílem má munice explodovat, jinými slovy - času od opuštění hlavně. Funkcí se tedy nejedná o přibližovací, ale o programovatelný časový zapalovač. Aby systém fungoval, bylo nutné doplnit ještě třetí cívku, která programuje explozi projektilu. Jak je vidět na řezu celý nástavec ústí hlavně kombinuje úsťovou brzdu, tlumič plamene, měření úsťové rychlosti a programování zapalovače.
Když se kroutí tuna železa
Poslední, co byste mohli na hlavni tanků, stíhačů tanků nebo průzkumných vozidel vidět, je kryt úsťového referenčního systému MRS (Muzzle Reference System) pro kompenzaci ohybu hlavně. Při bočním pohledu je nejmarkantnější něco, co vypadá jako velký „hák“ na konci hlavně. To je jen kryt zrcátka, které je mnohem menší, ale o to důležitější. Střelec při pohledu přes primární zaměřovač GPS (Gunner Primary Sight) vidí záměrný obrazec a jeho obraz odražený zrcátkem. Při správné rektifikaci (seřízení hlavně a zaměřovače) se oba obrazy překrývají.
Britský tank Challenger 2 s úsťovým referenčním systémem MRS
Pokud dojde k průhybu hlavně, ať symetrickému, typicky ohřevem při rychlé palbě nebo asymetrickému, například expozicí na přechodu slunce/stín, může střelec provést kompenzaci. Jedná se o nepatrné odchylky, ale na přesnost střelby mají zásadní vliv. Pro představu o jakých číslech se bavíme: při palbě na 3 000 m znamená jeden úhlový stupeň odchylky ústí hlavně minutí cíle o více než 52 m. Do tohoto rozměru se vejde na délku 7 tanků.
U starších systémů se prováděla kompenzace ručně. Většinou bylo nutné zvednout hlaveň do maximálního náměru, což vyžadovalo čas. Tento systém se používal na tancích Challenger 1, M1A1 Abrams a K2 Black Panther. U posledních verzí tanků se používá dynamický MRS, doplněný vysílačem laserového paprsku, který „proměřuje“ průhyb hlavně nepřetržitě a osádka může vést palbu bez omezení. Rusové tento systém zavedli poprvé na tancích T-90MS.
