הפקולטה להנדסה - המגמה להנדסה מכנית

תותח תוך קני

תקציר מנהלים

ודו"ח מסכם

פרויקט גמר

מאי 2002

מבצע: גל קורנשטיין

מנחה: ד"ר רמי אורון

נושא הפרויקט

פרויקט זה עוסק בפיתוח של מערכת אימונים לכוחות השריון. מערכת זו נועדה לאימונים בלבד ולא לשימוש מבצעי. המערכת המוצעת לא נמצאת בתוך הטנק באופן קבוע אלא מורכבת לצורך אימונים בלבד. האימונים הנם חיוניים לצבא בכדי לשמור על יכולת מבצעית גבוהה, אולם, עלות האימונים יקרה מאד וזאת מכיוון שהשימוש בתחמושת מבצעית יקר ביותר. מטרת הפרויקט היא תכנון תותח קטן קוטר ( ביחס לקנה הטנק ) המותאם לקנה הטנק, והמורכב בתוכו. תכנון תותח קטן קוטר, מספק יתרון גדול של חסכון בעלויות שכן מערכת זו מאפשרת שימוש בתחמושת זולה ביחס לתחמושת מבצעית. עלות תחמושת מבצעית בקוטר 120 מ"מ היא 1000$ לפגז לעומת עלות של 50$ עבור פגז 25 מ"מ. אימונים אשר יתבצעו תוך כדי שימוש במערכת זו יהיו זולים ויעילים יותר ויאפשרו אימון מקיף בעלות נמוכה. עקב המצב הכלכלי הקשה בארץ ובעיקר נוכח האיום של קיצוץ בתקציבי הצבא מערכת זו יכולה להוות פריצת דרך באימוני כוחות השריון שתבטיח המשך אימונים נרחב ועל ידי כך שמירה על יכולת מבצעית גבוהה.

תאור המצב הקיים

כוחות השריון מבצעים אימונים ברמות שונות של מורכבות: החל מאימוני תותחן דרך אימוני צוות ועד לרמת החטיבה. רמתו המקצועית של הצוות מושפעת ישירות מכמות האימונים. כיוון שעלות תחמושת 120 מ"מ גבוהה מאוד, נוצר מצב בו הקצאות התחמושת לאימונים קטנות יחסית וכתוצאה מכך יורדת רמת התותחנות. בצבאות זרים נפתרה בעיה זו על ידי מערכות תת"ק. הפתרון לבעיה זו בצה"ל היה שימוש במקלע כבד "0.5 לדימוי ירי פגזים. לשיטה זו חסרונות רבים: טווח כדור של "0.5 אינו גדול. הירי המבוצע אינו מדויק מכיוון שכנת המקלע בעלת חופשים שאינם ניתנים לביטול ( בכנות הנמצאות בשימוש כיום ). תהליך איפוס המקלע מורכב. הירי מתבצע בצורה חצי אוטומטית ( למרות שמדובר במקלע ). המקלע מורכב בחלקו העליון של הטנק על גבי כנה המחוברת לתותח. הירי מתבצע על ידי מיתר המחובר להדק המקלע, והמופעל על ידי הטען על פי הוראת התותחן. ביצוע הירי באופן שתואר לעיל אינו ריאליסטי. בנוסף לאמור לעיל מקלע ה-"0.5 סובל ממעצורים בסביבה מאובקת ומאמינות נמוכה ( "0.5 תוכנן כמקלע אווירי והורכב במפציצים ומטוסי קרב בתקופת מלחמת העולם השניה ). סיבות אילו מראות את הצורך במערכת מתקדמת יותר לצורך אימונים.

מטרת הפרוייקט

פרוייקט זה עוסק בביצוע תכן של מערכת תת"ק. מטרת התכנון היא מערכת שאופן הירי באמצעותה ידמה עד כמה שניתן ירי פגזים רגיל בטנק מבחינת טווח הירי ופעולות הצוות. הכרחי כי השימוש במערכת יעמוד בכל הוראות הבטיחות של ירי טנקים וכי הרכבה ופירוקה יהיו מהירים ופשוטים על מנת לאפשר מעבר מהיר משגרת אימונים לקרב.

שלבי העבודה

העבודה על הפרוייקט התחלקה למספר שלבים:

· לימוד הנושא, סקר שוק ומערכות קיימות.

· בחירת סוג קנה אליו תותאם המערכת, וסוג התחמושת בו יעשה שימוש.

· בחירת קונספט.

· תכן ראשוני של המערכת.

· תכן סופי של המערכת.

לימוד הנושא הצביע כי קיימת בעיית טווח במערכות התת"ק הקיימות בשוק. בעוד שירי טנקים מתבצע לטווחים של 2 – 4 קילומטר, הטווח של המערכות נע בין 1100 מטרים לטווח של 1800 מטרים. המערכות העושות שימוש בתחמושת קטנת קוטר יחסית היינן בעלות טווח קצר יחסית אך עם יתרון של משקל קל, ואילו המערכות העושות שימוש בתחמושת בקוטר גדול יחסית מגיעות לטווחים יותר גדולים אך משקלם גדול והם מסורבלות יותר. במערכות הקיימות בשוק אין הזנה של נתוני הבליסטיקה של תחמושת התת"ק למחשב הבק"ש, והן מסתמכות על התאמת מסלול בליסטית של תחמושת התת"ק לתחמושת הרגילה. עובדה זו מגבילה את טווח המערכת.

סוג הקנה אליו תותאם המערכת נקבע להיות 120 מ"מ, מכיוון שרוב הטנקים המודרניים עושים שימוש בקנה זה.

סוג התחמושת שנבחר לשימוש היה פגז ח"ש M-910 25 מ"מ. הבחירה בפגז זה נעשה מכיוון שתחמושות שונות עד לקוטר זה שנבחנו לא עמדו בדרישת הטווח שהוגדרה ( 2 ק"מ ). סוג תחמושת זה ננקר על ידי פיקה חשמלית במתח 24 וולט, מתח אשר זהה למתח פעולת מערכת הירי בטנק. תאימות זו מהווה יתרון נוסף לסוג תחמושת זה.

התחמושת שנבחרה מצריכה שימוש בקנה באורך 2 מטר על מנת להשיג את הטווח הנדרש. עובדה זו מבטלת את האפשרות לשימוש במערכת קומפקטית. בנוסף תחמושת מסוג ח"ש מצריכה הגנה על קנה הטנק מפגיעות הנובעות מתחמושת לא תקינה, דבר המסרבל את המערכת.

התכן הראשוני התווה את מרכיביה העיקריים של המערכת. קנה באורך של 2 מטר המקובע לקנה הטנק ושרוול הגנה. מטעמי בטיחות נקבע כי הירי יתבצע בסדן סגור, ולכן הותאם חלקו האחורי של קנה התת"ק למנגנונים הקיימים בסדן הטנק. שרוול ההגנה חולק לשני חלקים בגלל גודלו.

החיבור בין החלקים השונים תוכנן לאפשר הרכבה פשוטה עם מינימום שימוש בברגים.

התכן הסופי של המערכת התבסס על הקווים של התכן הראשוני. מאפייני המערכת ופעולתה הם: מערכת אימונים המתפרקת לשלושה חלקים. המערכת עושה שימוש בקנה בקוטר 25 מ"מ המורכב בתוך קנה הטנק. הקנה בנוי עם מתאמים כך שטעינתו והירי בו מבוצעים בדומה לירי פגזים רגיל. חלקו האחורי של התת"ק מכיל מנגנון הבנוי ככרכוב של פגז 120 מ"מ כך שפעולת פתיחת סדן הטנק חולצת את המערכת מתוך קנה הטנק ואילו פעולת הדיפת המערכת ( לאחר הטעינה מחדש ) לתוך קנה הטנק גורמת לסגירת סדן הטנק. הירי בתת"ק מתבצע בדיוק כמו ירי פגז רגיל כלומר דרך מערכת הירי החשמלית. מחט הירי של הטנק מעבירה זרם חשמלי למחט ירי המורכבת בסדן המערכת והנוגעת בכרכוב פגז ה-25 מ"מ ונוקרת אותו. תנועת הקנה מוגבלת לאורך ציר קנה הטנק עם מידת תזוזה של 135 מ"מ. מידה זו מספקת לצורך תנועת החליצה וההדיפה לתוך הקנה הגורמת לסגירת סדן הטנק. המנגנון בחלקו האחורי של התת"ק אינו מאפשר הדיפה של התת"ק לתוך קנה הטנק בשעה שסדן התת"ק פתוח. סדן התת"ק מכיל שן חולצת להוצאת תרמיל ה-25 מ"מ לאחר הירי.

קנה הטנק מוגן מפגיעה פנימית על ידי שרוול הגנה. שרוול זה משמש גם להגבלת תנועה של קנה התת"ק. על קנה התת"ק מחובר מסב המאפשר לו לנוע פנימה והחוצה לתוך בית הבליעה של הטנק. המסב מורכב על גבי חלק המקובע לשרוול הגנה. שרוול ההגנה ממשיך לאורך כל קנה הטנק. בקצהו של השרוול ישנה דסקה עם ברגים המשמשים להידוק השרוול בציר האורך על ידי מתיחה ובציר הסיבוב על ידי חיכוך. באופן זה כל הבסיס אליו מחובר התת"ק מקובע לקנה הטנק.