Pansarprojektiler: Att Knäcka Pansar

Sedan stridsvagnen och pansarfordonens introduktion i krigföring så har det funnits ett behov av att bekämpa dessa. Denna lott faller på pansarvärnet. Ett samlingsnamn för ett stort antal olika vapensystem dedikerade till att bekämpa pansar.

Så hur går det då till när man bekämpar pansar? Vilka grundläggande fysiska och kemiska processer ligger bakom detta? Som Du kommer att få se så är detta en hel vetenskap i sig.

 

En kort förklaring av termer:

Anslagsverkan: Effekten, eller verkan, en projektil har på det material den träffar. I denna text avser detta hur mycket pansarplåt en projektil kan slå igenom.

Sluttande pansar: Pansarplåt som monteras i en vinkel från vertikalen eller horisonten. Detta ökar den effektiva tjockleken på en pansarplåt.

Effektiv tjocklek: En pansarplåts effektiva tjocklek beror på den vinkel som plåten är monterad i och på en projektils anslagsvinkel.

Anslagsvinkel: Detta beskriver vinkeln som en projektil träffar ett mål i.

Genomslagsverkan/efterverkan: Den effekt eller skada som en projektil kan utdela efter att ha slagit igenom pansarplåt.

Eldrör: Eldröret är vad pipan på en kanon eller ett annat grovkalibrigt vapen kallas för.

 

Hur Man Bryter Pansar

Det grundläggande konceptet bakom pansarvärn är att göra ett bepansrat fordon odugligt för strid. Detta innebär att man måste slå igenom det pansar som skyddar fordonsbesättningen och fordonets inre komponenter.

Stridsvagnar och bandfordon kan också försättas ur drift genom att man skjuter av drivband, vilket förvandlar fordonet till inte mer än en orörlig bunker. Detta gör att de blir lättare att bekämpa med andra medel.

För enkelhetens skull så kan man dela in projektiler och granater avsedda för pansarvärn i två olika grupper: kinetiska projektiler och kemiska projektiler. Kinetiska projektiler verkar genom dess massa och hastighet (d.v.s. att projektilens rörelseenergi avgör hur mycket pansar den kan slå igenom). Denna typ av projektiler har varit de absolut vanligaste sedan det första världskriget.

Denna grafik visar vilken effekt sluttning har på den effektiva tjockleken av pansar en projektil måste slå igenom. Båda dessa pansarplåtar har en tjocklek på 50mm men sluttar man pansarplåten till 45 grader från vertikalen så ökar den effektiva tjockleken till ca 71mm. Sluttande pansar har sedan det andra världskriget varit standard på bepansrade fordon. Det är ett simpelt sätt att öka skyddet utan att behöva tjockare pansarplåtar vilket i sin tur ökar vikten på fordonet. En nackdel med sluttande pansar är dock att det minskar det interna utrymmet i fordonet. Nyare sorter av pansar, ofta av kompositmaterial, frångår denna nackdel till en viss del då det inte krävs lika stor sluttning på pansaret för att uppnå samma effektiva tjocklek. Grafik: krigsvetenskap.blogg.se
 

Kemiska projektiler verkar genom sprängmedel som riktas för att koncentrera sprängverkan på en liten yta. Genom detta så kan man uppnå stor anslagsverkan. Dessa projektiler använder sig av vad som kallas för RSV (Riktad SprängVerkan).

Eftersom dessa projektiler inte förlitar sig på rörelseenergi för att slå igenom pansar så har de samma verkan på målet oavsett vilket avstånd det befinner sig på. Kinetiska projektiler förlorar rörelseenergi tack vare luftmotstånd och således spelar väder och vind en stor roll på dess verkan.

Brittiska soldater med ett erövrat tyskt Tankgewehr 1918. Man kan tydligt få en uppfattning om detta vapens storlek vilket krävde en bemanning på två man för att operera. Dess vikt på nästan 19 kg innebar att det var otympligt att förflytta och det användes således från fasta positioner. T-Gewehr hade en kaliber på 13,2mm och avfyrade ammunition som var specifikt utvecklad för att slå igenom pansar. Dess mynningshastighet på ca 785m/s gav T-Gewehr en anslagsverkan på runt 20-30mm pansarstål under optimala förhållanden. Pansarvärnsgevär skulle fortsätta att tjänstgöra även under det andra världskriget men de var redan utdaterade vid krigets utbrott. Bild: Imperial War Museum.
 

Kinetiska Projektiler

Det finns ett antal olika typer av kinetiska projektiler. Pansarprojektilen har varit den vanligaste sorten fram till slutet av det andra världskriget. Pansarprojektilen verkar endast genom sin rörelseenergi och är en solid konstruktion av stål.

Som en effekt av dessa projektilers runda nosar uppnådde dessa sällan optimal anslagsverkan. Vid träff på sluttande pansar tenderade projektilen att "glida av" pansaret och således misslyckas med att slå igenom. Detta korrigerades genom pansarprojektiler konstruerade med en kåpa av mjukare stål, vilket ledde till att projektilen lättare kunde få ett fäste på pansarplåten.

En variant av denna pansarprojektil hade en kärna av hårdare material såsom volframkarbid, en metall med högre densitet än stål. Detta ledde till en avsevärt större anslagsverkan. De var dock kostsamma att producera vilket innebar att de inte fanns tillgängliga i samma mängd som de vanliga pansarprojektilerna.

Bilden visar en pilprojektil i färd mot sitt mål. Man kan tydligt se hur det omgivande höljet och drivspegel faller bort från pilprojektilen strax efter att den har lämnat eldröret. Pilprojektiler har normalt sett en dimension på runt 20-30mm och uppnår hastigheter på runt 1600-1800 meter per sekund. Detta innebär att de potentiellt kan slå igenom uppemot 800-900mm pansarstål och har räckvidder på över 3500 meter. Utarmat uran, som ofta utgör pilprojektiler, är lättantändligt i kontakt med syre vilket leder till att de kan skapa ammunitionsbrand i ett fordon som träffas. Bruk av utarmat uran för detta ändamål har mött kritik då det är en mycket giftig tungmetall. En modern myt är att utarmat uran även utgör en hälsorisk på grund av sin radioaktivitet, dock är utarmat uran förbrukat och således inte alls speciellt radioaktivt. Bild: militaryimages.net. 
 

En annan typ av kinetisk projektil som föddes ur det andra världskriget är pilprojektilen. Denna typ används nästan uteslutande idag då den helt har ersatt den föråldrade pansarprojektilen. En pilprojektil skiljer sig från en vanlig pansarprojektil då denna är underkalibrig. Detta betyder att pilprojektilen har en mindre dimension än eldröret som den avfyras ur.

För att kunna avfyra en mindre projektil ur ett större eldrör krävs det att den omges av ett hölje och vad som kallas för en drivspegel. Det omgivande höljet (vilket är fullkalibrigt, alltså av samma dimension som eldröret) och drivspegeln faller bort under färd mot målet.

Själva "pilen" i projektilen konstrueras av metaller med mycket hög densitet, antingen volframkarbid eller utarmat uran. Eftersom den kinetiska energin fokuseras på en mycket mindre yta kan man uppnå enorm anslagsverkan.

Bild och grafik på en pilprojektil, här den väl erfarna amerikanska M829. Grafiken till höger visar själva pilprojektilen i vitt; drivspegeln i grönt; laddningen i orange samt tändanordningen i blått. De första varianterna av M829 togs i tjänst 1985 och kunde slå igenom runt 600mm pansarstål, senare varianter såsom M829A1 (1988, ca 700mm); M829A2 (1993, ca 750mm) och den nyare M829A3 (2003, över 800mm) förbättrade penetrationen av pansarstål. Sovjetiska/ryska modeller såsom BM-29 (1982, ca 460mm); BM-42 (1986, ca 510mm) samt den nyare BM-60 (ca 2010, över 700mm) har legat snäppet efter. Anledningen till detta är att de ryska pilprojektilerna inte använder sig av utarmat uran för sina penetratorer och på grund av undermålig produktion av ammunitionen.

Amerikansk pilprojektil typ M829A1 fick under Irak-kriget 1991 smeknamnet "silver bullet" av stridsvagnsbesättningarna som använde den. Denna projektil kunde slå igenom runt 570mm pansarplåt på 2 000 meters håll. Det hände till och med att denna sköts genom sanddyner för att nå sitt mål och sedan fortsätta rakt igenom en fientlig stridsvagn.

Rörelseenergin i dessa projektiler är enorm.

En nackdel med pilprojektiler är att kåpan och drivspegeln som separerar från projektilen strax efter avfyrning utgör en fara för infanteri som befinner sig i närheten.

 

Kemiska Projektiler

En annan typ av projektil som föddes ur det andra världskriget är pansarspränggranaten. Dessa granater förlitar sig på en sprängladdning för att penetrera pansarplåt istället för rörelseenergi. Granaten är fullkalibrig och innehåller en sorts bakåtvänd "kon" av koppar. Bakom denna kon så finns sprängladdningen, vilken vid en träff riktar sprängverkan mot konen.

Denna grafik visar hur en pansarspränggranat (engelska: High Explosive Anti-Tank, eller: HEAT) verkar.
1) Granaten innehåller en sprängladdning (a), vilken är belägen bakom en bakåtvänd "kon" av koppar (c), när tändanordningen (b) träffar målet briserar sprängladdningen. 2) Explosionen riktas mot konen vilken "vänds" framåt och smälter kopparn. 3) De expanderande och brinnande gaserna tillsammans med det smälta kopparn slår igenom pansaret och skapar omfattande splitter. Trots att själv processen är kemisk så förlitar sig pansarspränggranaten på kinetiskt splitter och inte på någon stråle av brinnande gaser som ofta påstås. Briserar laddningen för nära pansarplåten minskar dess effektivitet varför dessa granater ofta har en utstickande tändanordning (betecknad som (b) i grafiken). Samma sak gäller om granater briserar för långt ifrån pansarplåten. Grafik: krigsvetenskap.blogg.se.
 

De expanderande och brinnande gaserna från explosionen bryter igenom pansarplåten och skapar en omfattande splitterbildning. Glödhett splitter sårar eller dödar besättning och har också en förmåga att skapa brand. Pansarspränggranater används i huvudsak mot pansarfordon och stridsfordon då stridsvagnar ofta har för starkt pansar för att dessa granater skall vara effektiva.

Ett potentiellt problem med pansarspränggranaten är att granatens rotation i färd reducerar dess effektivitet vid en träff. Således krävs det att dessa typer av granater avfyras ur slätborrade eldrör. Projektiler som roterar får en bättre träffsäkerhet speciellt på längre avstånd, vilket man gärna vill uppnå vid skytte med pansarbrytande ammunition.

Tack vare sin drivspegel så kan pilprojektiler dock rotera även om dessa avfyras från slätborrade eldrör.

Grafiken visar en sprängpansargranats (engelska: High Explosive Squash Head, eller: HESH) verkan på en pansarplåt. Denna typ av granat behöver inte penetrera pansarplåten för att slå ut ett fordon. Granaten (1) är fylld med sprängmedel vilket vid en träff (2) sprider ut sig, eller "mosas", mot pansarplåten. Trots att granaten briserar utanpå pansarplåten orsakar chockvågen från explosionen att splitter lossnar (3) från insidan och sprider sig i utrymmet där besättningen befinner sig. Denna typ av ammunition är inte speciellt effektiv mot stridsvagnar med tjock bepansring utan nyttjas bättre mot stridsfordon och andra pansarbandvagnar.
Grafik: krigsvetenskap.blogg.se.
 

Ytterligare en typ av granat med kemisk verkan är den så kallade sprängpansargranaten. Denna verkar genom att den sprider ut sprängmedel på pansarplåten. När sprängladdningen briserar så penetrerar den inte pansaret utan skapar istället splitter som slås loss från insidan av pansarplåten.

Sprängpansargranatens populäritet har dock försvunnit sedan 1970-talet i takt med att bättre pansar har utvecklats för stridsvagnar och stridsfordon.

Denna bild visar dels explosionen från en pansarspränggranat (här avfyrad från en pansarvärnsrobot typ TOW-2) och hur ingångshålen från pansarspränggranater ser ut. Trots att en pansarspränggranat har tunna väggar som inte skapar speciellt mycket splitter, så kan man tydligt se att explosionen utgör en fara för infanteri som befinner sig i närheten. Pansarspränggranater skapar mycket små ingångshål i förhållande till granatens storlek samt den skada som utdelas inuti målet som träffas. De är också effektiva mot byggnader och befästa positioner såsom sandsäckar och bunkrar. En pansarspränggranat kan generellt sett penetrera mellan 150-200% av sin kaliber i millimeter.

En annan typ av sprängpansargranaten/pansarspränggranaten är vad som på engelska heter: Explosive Formed Penetrator, eller: EFP. Denna typ av granat utvecklades även denna under det andra världskriget. Den fungerar ungefär på samma sätt som en pansarspränggranat.

Skillnaden är att dessa granater riktar sprängverkan nedåt. Dessa utgör oftast verkansdelen på pansarvärnsrobotar och inte i stridsvagnskanoner.

För att effektivare kunna bekämpa stridsvagnar så måste man slå där pansaret är som svagast. Detta innebär att taket på stridsvagnar blir ett tacksamt mål. Den explosivt formade projektilen briserar ovanför taket på en stridsvagn och formar en nedåtskjutande projektil som slår igenom det förhållandevis tunna tak-pansaret.

Grafisk representation av EFP och en verklig bild på dess verkan (avfyrad från pansarvärnsrobot typ TOW-2). Denna typ av ammunition är mycket effektivt mot stridsvagnar som annars har betydande bepansring på både torn och chassi. Men på grund av utrymmesskäl och vikt så är takpansaret inte lika beskyddande, då det inte konstrueras tjockare än det behövs. En EFP-granat utnyttjar detta för att slå där skyddet är som svagast. Lyckas denna projektil att penetrera takpansaret så har det förödande konsekvenser för besättningen, som till stor del är placerad emellan tornet och golvet på stridsvagnen. Här finns också ammunitionslager i många stridsvagnar vilket innebär att en katastrofal ammunitionsbrand kan följa.
 

Kinetisk/Kemisk Projektil

Det finns slutligen ytterligare en typ av projektil, som dock inte används i någon större omfattning idag då det finns mycket effektivare ammunition. Pansargranaten bryggade skillnaden mellan de kinetiska och kemiskt verkande projektilerna.

Pansargranaten var konstruerad inte helt olikt en vanlig pansarprojektil (vilken var solid) men innehöll en mindre sprängladdning vilken var menad att brisera efter det att projektilen slagit igenom pansarstålet. Denna typ av projektil användes flitigt under första halvan av det andra världskriget.

Själva idén med denna typ av projektil var sund ur ett militärt perspektiv. En briserande sprängladdning tillsammans med det splitter från penetrationen av pansaret skulle ha en bättre genomslagsverkan än en vanlig projektil. Dock fungerade den bättre i teorin än i verkligheten.

Det var vanligt att sprängladdningen i projektilen briserade direkt när granaten träffade målet - eller så briserade den inte alls. Detta kunde leda till en förminskad förmåga att slå igenom pansar, en funktion som den tidigare pansarprojektilen utförde bättre.

De pansargranater som var avsedda för stridsvagnskanoner hade även en så pass obetydlig mängd sprängmedel att det snart stod klart att det var bättre att utveckla pansarprojektilen vidare istället.

Pansargranaten tjänade dock bättre i sjöslag, då den var en mycket vanlig ammunition för de kanoner som bestyckade slagskepp.

 

Nästa vecka ska vi titta på de försvarssystem och det pansar som skyddar stridsvagnar och stridsfordon. För när det utvecklas ny ammunition avsedd för pansarvärn, så utvecklas även pansarstålet parallellt med detta.

 

Kommentera här: