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特别企划|何为空化与全湿状态?水下枪弹有何特点?水下武器最强盘点(1)

发布时间:2017-11-14 08:03浏览次数:100Tags:轻兵器爱好者

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水下枪弹是如何运动的?

在介绍武器之前,我们首先明白水下枪械设计的难点,水下枪弹的运动与在空气中有哪些不同。应该有不少读者知道,水下枪弹和普通枪弹很不一样,弹头是长杆形状的。

为什么要设计成长杆形状?怎样才能让弹头能航行更远距离?

水下枪弹设计会利用到一个很重要的物理现象——空化。弹头在水中以相对较慢的速度移动时,表面会全部与水接触,称为全湿状态。

全湿状态时弹头受到阻力极大,有效射程甚至不到一米。而在相对较快的速度移动时,弹头表面会因为负压的关系形成一团空气泡,将弹头的一部分或头部以外的地方与水隔开,这就是空化,形成的气泡称作空泡。

水中发射自选稳定的5.45x39mm,严重偏航

水中发射4.5mm SPS长杆弹

空化状态时弹头仍有部分与水接触形成较大阻力,因此需要让空泡覆盖整个弹头,这种空泡称之为超空泡,而这个现象就是超空化现象。

超空泡能够极大减小弹头在水中的阻力,超空泡存在的时间越长,弹头的射程越远。已知的水下枪弹无一例外都利用了超空化原理。

但为什么要把弹头设计成长杆状呢?

由于超空化下只有弹尖与水接触,弹头头部会产生一定的翻转力矩和初始角速度,并给自由的弹尾一定的摆动力矩。弹尾会摆动碰击空泡壁(水与空泡接触的界面),接着被空泡壁弹回来,再碰击对面的空泡壁。如此反复,弹头会渐渐平稳进入平稳运动期。这种现象称之为尾击。

经过大量的实验发现,更短的弹头在被空泡壁碰击之后更容易摆脱头部力矩的控制,导致弹头偏航。而更长的弹头尾击发生的更早,更容易进入平稳运动期。

B-V1-307水下手枪

苏联是世界上第一个为战斗蛙人研发水下枪支的国家。苏联海军十分担心敌国蛙人会对自己港口的军舰发动攻击,尤其是黑海舰队。据说苏联在黑海舰队的战斗蛙人有1000名,而其他大多数海军基地中,这一数字平均为300。

B-V1-307是世界上第一种实用的单兵水下手枪,尽管最后项目失败,却为日后苏联的水下枪械发展奠定了十分坚实的基础。

1967年,苏联中央精密机械研究所的设计师D.I. Shiryaev和高级工程师S.I. Matveykin设计了一种水下手枪,1969年夏第一次战斗蛙人武器的测试在费奥多西亚的海军陆战队军营中进行,中央精密机械研究所提交了两支B-V1-307水下手枪。

同时,SKS步枪设计者谢盖尔·西蒙诺夫的侄子弗拉基米尔·西蒙诺夫也设计了一种重0.99千克的水下五发转轮手枪。西蒙诺夫的设计没有通过测试,只剩下了B-V1-307。

测试完成后,中央航空流体动力研究院(ЦАГИ)的高级研究员加入进来合作研发。这次测试证明,水下的射弹可以是一种有一定头部形状的长杆。但ЦАГИ的专家们更偏向于火箭弹。当时甚至没有模拟计算火箭弹在水下运动的设备,于是研究员们自己动手设计制造了一批模拟设备,就此奠定了苏联水下武器研究的基石。

其中一种火箭弹结构,头部的小孔能将一部分火药气体排出,帮助形成超空泡,与现代的暴风鱼雷类似

ЦАГИ始终认为火箭弹是设计的首要条件,火箭弹能够实现更长的射程,在预想中甚至想对付潜艇目标。尽管对长杆型弹头的研究已经很深入了,研究员起初并没有利用超空泡原理,而是在弹尾加工出旋转导向槽,在水中低速自旋保持稳定。

试验过的各种火箭弹

上:4.5mm长杆弹的第一个设计,长165mm,采用不锈钢弹头

下:长杆弹的一种弹头设计,尾部有旋转导向槽,前部有闭气带

1970年,12支发射火箭弹的B-V1-307水下手枪开始了进一步测试。这时的B-V1-307能通过跟换枪管发射三种弹药:7.62毫米火箭弹;4.5毫米长杆弹和.22 LR枪弹。同时还配有皮套,腰带和密封容器等,形成了一套完整的武器系统。

B-V1-307与其发射的三种弹药,从上到下分别是水下火箭弹,.22 LR和4.5mm长杆弹

测试据说很成功,但中央精密机械研究所认为火箭弹太过复杂,技术够不成熟,简单的长杆弹就能满足需求。于是B-V1-307项目宣告失败。

B-V1-307拥有四根枪管,通过更换枪管能够发射不同的弹药。手枪拥有一个可旋转的击锤,每次扣动扳机,击锤都会在待击的同时旋转到下一发未击发枪弹的位置上,依次击发四发枪弹。

手枪空枪重0.5千克,全长202毫米,高127毫米,厚度25毫米。在5米深的水中火箭弹射程达30米,普通长杆弹射程15米。

SPP-1M水下手枪

B-V1-307项目被迫放弃,但苏联蛙人对于武器的需求仍然存在。于是在原先B-V1-307的基础上中央精密机械研究所设计了SPP-1水下手枪。之后,SPP-1被升级为SPP-1M,俄罗斯蛙人部队至今仍在使用SPP-1M。

上:SPP-1M手枪早期型 下:SPP-1手枪

另一种SSP-1M早期型

和B-V1-307一样,SPP-1M拥有四根方形排列的滑膛枪管,枪管组铰接在扳机护圈前的底把上,采用撅把式开膛。击发装置设计和B-V1-307几乎一摸一样,双动扳机驱动一个可旋转的击锤,依次旋转待击击发每一发弹。

从分解图可以看到尾端击发结构与B-V1-307一模一样

SPP-1M只能发射4.5mm SPS水下枪弹,由低碳钢制成,长115毫米重12.8克。弹尖扁平,这种弹尖是形成超空泡的关键。枪弹有一个40毫米长的凸缘水密瓶颈弹壳。完整的枪弹长145毫米,重17.5克。

早期试验中,SPP-1也发射过低速自旋的弹头,在弹头顶端加工了四条旋转导向槽。但后来发现,低速自旋导向槽设计会导致弹头在水中严重失稳,因此设计才进入了超空泡原理阶段。

早期头部带有旋转导向槽的4.5mm SPS枪弹

四发枪弹通过特殊的弹夹固定在一起,因此手枪一次就能填装四发。握把上有一个三挡选择杆,最上面是重新填装(打开后膛),中间是保险,底下是发射。

尽管是水下枪弹,但在紧急情况下也能在空气中发射。空气中大部分弹头依靠自旋稳定,但SPP-1M采用滑膛枪管,并且长杆型的弹头也不符合空气动力学。所以空气中SPS弹根本没有精度,射程也仅为15-20米。

射程和杀伤力会随潜水员水中深度而改变,越深水中压力越大,超空化越早消失。一旦超空泡消失,弹头在水中的阻力就会变得非常大,因此射程会更近。

在5米深的水中,杀伤距离为17米;在20米的水中,杀伤距离为11米;在40米深的水中,杀伤距离仅为6米。这里说的杀伤距离,是在这个距离上弹头能轻易穿透潜水衣面料或5mm厚的有机玻璃面罩。

SPP-1M后期型

一整套SPP-1M手枪包括一支手枪,10x4发的枪弹,能够佩戴在潜水腰带上的皮质枪套,一个将枪弹装到弹夹上的装置,一根能携带手枪和三个弹药盒的腰带。弹药盒中有一组四发装在弹夹上的SPS枪弹,潜水员可以将他们装在自己的腰带上。因此战斗中潜水员实际携带了12发子弹。

中国仿制的SPP-1M手枪,最早采用了三管设计

Mk 1水下自卫手枪

1970年代初,美国海军海豹突击队和水下爆破小队获得了一种特殊的新武器。能帮助潜水员在茫茫大海下自卫的Mk 1水下自卫手枪。

武器操作很简单,只有一个保险开关,分别是开和关。据说武器的运作方式和普通转轮手枪一样。Mk 1巨大的圆形不锈钢弹巢中装了6发子弹,发射完毕后需要将整个弹巢拿掉,再安装一个新的来重新装填。

Mk 1发射独特的Mk 59水下枪弹,弹头是一根长10.1cm(4英寸)的钨制飞镖,在18.2米(60英尺)深的水中有9.1米(30英尺)的有效射程,与SSP-1M相比略逊一筹。飞镖通过活塞原理发射,发射药首先推动活塞弹托,活塞再将飞镖推出。

这种设计能保证所有火药气体就留在弹壳内,不会发出枪声。声音在水中的传送速度比陆地快五倍,过大的声响甚至会对射手听力产生影响。Mk 1也能在陆上发射,同样是消音的,但杀伤效果并不理想。

Mk 1于1970年投入使用,但并不受欢迎,主要是由于它庞大的外形。该枪于1980年代退役,被HK生产的P11所取代。

未完待续

作者系网易新闻&网易号“各有态度”签约作者

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