Panzerbrechende Vollmantelgeschosse für Kanonen können einfache oder zusammengesetzte Vollmantelgeschosse sein, kombinieren aber in der Regel auch eine Form von Brandwirkung mit der Fähigkeit, die Panzerung zu durchdringen. Der Brandsatz befindet sich in der Regel zwischen der Kappe und der Spitze des Geschosses, in einem Hohlraum im hinteren Teil oder in einer Kombination aus beidem. Wenn das Geschoss auch eine Leuchtspur enthält, wird der hintere Hohlraum häufig zur Aufnahme der Leuchtspurmasse verwendet. Bei Geschossen größeren Kalibers kann die Leuchtspur stattdessen in einer Verlängerung des hinteren Verschlussstopfens untergebracht sein. Gängige Abkürzungen für feste (nicht zusammengesetzte/harte) Kanonengeschosse sind AP, AP-T, API und API-T, wobei „T“ für „Tracer“ und „I“ für „Incendiary“ steht. Komplexere, zusammengesetzte Geschosse, die Sprengstoffe und andere ballistische Vorrichtungen enthalten, werden in der Regel als panzerbrechende Geschosse bezeichnet.
Frühe GeschosseBearbeiten
Frühe panzerbrechende Geschosse aus dem Zweiten Weltkrieg, die von Hochgeschwindigkeitskanonen abgefeuert wurden, konnten auf kurze Entfernung (100 m) etwa das Doppelte ihres Kalibers durchschlagen. Bei größeren Entfernungen (500-1.000 m) sank die Durchschlagskraft um 1,5-1,1 Kaliber, was auf die schlechte ballistische Form und den höheren Widerstand der frühen Geschosse mit kleinerem Durchmesser zurückzuführen war. Im Januar 1942 wurde von Arthur E. Schnell ein Verfahren für 20-mm- und 37-mm-Panzerbrechergeschosse entwickelt, bei dem Stabstahl unter 500 Tonnen Druck gepresst wurde, um gleichmäßigere „Fließlinien“ an der konischen Nase des Geschosses zu erzeugen, die es dem Geschoss ermöglichten, einen direkteren Weg mit der Nase voran zum Panzerziel zu nehmen. Später im Konflikt konnten APCBC-Geschosse, die aus großkalibrigen Hochgeschwindigkeitskanonen (75-128 mm) auf kurze Distanz (100 m) abgefeuert wurden, im Verhältnis zu ihrem Kaliber eine viel größere Dicke der Panzerung durchschlagen (das 2,5-fache) und auch auf größere Entfernungen (1.500-2.000 m) eine größere Dicke (das 2-1,75-fache).
In dem Bemühen um eine bessere Aerodynamik wurden AP-Geschosse mit einer ballistischen Kappe versehen, um den Luftwiderstand zu verringern und die Aufprallgeschwindigkeit auf mittlere bis große Entfernungen zu erhöhen. Die hohle ballistische Kappe brach beim Auftreffen des Geschosses auf das Ziel ab. Diese Geschosse wurden als (APBC) oder panzerbrechende ballistische Kappengeschosse klassifiziert.
Panzerbrechende Kappengeschosse wurden in den frühen 1900er Jahren entwickelt und waren im Ersten Weltkrieg sowohl bei der britischen als auch bei der deutschen Flotte im Einsatz. Die Geschosse bestanden in der Regel aus einem Nickel-Stahlkörper, der die Sprengladung enthielt und mit einer Nase aus gehärtetem Stahl versehen war, um schwere Panzerungen zu durchschlagen. Der Aufprall auf eine gehärtete Stahlplatte mit hoher Geschwindigkeit verlieh dem Projektil eine erhebliche Kraft, und herkömmliche panzerbrechende Geschosse neigten dazu, zu zersplittern, anstatt einzudringen, vor allem in schrägen Winkeln, so dass die Konstrukteure der Geschosse eine Kappe aus Weichstahl an der Nase der Geschosse anbrachten. Der flexiblere Weichstahl würde sich beim Aufprall verformen und die auf den Geschosskörper übertragenen Stöße verringern. Die Geschosse waren unterschiedlich konstruiert, einige mit hohlen, andere mit massiven Kappen.
Da die leistungsstärksten Durchschlagskappen nicht sehr aerodynamisch waren, wurde später eine zusätzliche ballistische Kappe angebracht, um den Luftwiderstand zu verringern. Die daraus resultierenden Geschosse wurden als APCBC (armor-piercing capped ballistic capped) klassifiziert. Die hohle ballistische Kappe verlieh den Geschossen eine schärfere Spitze, die den Luftwiderstand verringerte und beim Aufprall abbrach.
APDSEdit
Eine wichtige panzerbrechende Entwicklung war das panzerbrechende Abwurfgeschoss (APDS). Eine frühe Version wurde von Ingenieuren der französischen Firma Edgar Brandt entwickelt und in zwei Kalibern (75 mm/57 mm für die 75-mm-Panzerabwehrkanone Mle1897/33, 37 mm/25 mm für mehrere 37-mm-Geschütztypen) kurz vor dem deutsch-französischen Waffenstillstand von 1940 eingesetzt. Die Edgar-Brandt-Ingenieure wurden nach Großbritannien evakuiert und schlossen sich dort den laufenden APDS-Entwicklungsarbeiten an, was zu erheblichen Verbesserungen des Konzepts und seiner Umsetzung führte. Der APDS-Geschosstyp wurde zwischen 1941 und 1944 in Großbritannien von L. Permutter und S. W. Coppock, zwei Konstrukteuren des Armaments Research Department, weiterentwickelt. Mitte 1944 wurde das APDS-Geschoss zunächst für die britische Panzerabwehrkanone QF 6 pdr und später im September 1944 für die Panzerabwehrkanone 17 pdr in Dienst gestellt. Die Idee war, ein stärkeres und dichteres Penetratormaterial mit geringerer Größe und daher geringerem Widerstand zu verwenden, um eine höhere Aufprallgeschwindigkeit und Panzerungsdurchdringung zu ermöglichen.
Das panzerbrechende Konzept erfordert eine höhere Durchschlagskraft als die Panzerung des Ziels. Der Penetrator ist eine spitz zulaufende Masse aus hochverdichtetem Material, die so gestaltet ist, dass sie ihre Form beibehält und die größtmögliche Energiemenge so tief wie möglich in das Ziel eindringen lässt. Im Allgemeinen steigt die Durchschlagskraft eines panzerbrechenden Geschosses mit der kinetischen Energie des Geschosses und auch mit der Konzentration dieser Energie auf eine kleine Fläche. Ein wirksames Mittel zur Erhöhung der Durchschlagskraft ist daher die Erhöhung der Geschwindigkeit des Geschosses. Der Aufprall eines Geschosses auf eine Panzerung mit höherer Geschwindigkeit führt jedoch zu einer stärkeren Schockwirkung. Materialien haben eine charakteristische maximale Schockkapazität, bei deren Überschreitung sie zerbrechen oder sich anderweitig auflösen können. Bei relativ hohen Aufprallgeschwindigkeiten ist Stahl als Material für panzerbrechende Geschosse nicht mehr geeignet. Wolfram und Wolframlegierungen eignen sich aufgrund ihrer sehr hohen Schocktoleranz und Splitterfestigkeit sowie ihrer hohen Schmelz- und Siedetemperaturen für die Verwendung in panzerbrechenden Geschossen mit noch höheren Geschwindigkeiten. Außerdem haben sie eine sehr hohe Dichte. Flugzeug- und Panzergeschosse verwenden manchmal einen Kern aus abgereichertem Uran. Die Penetratoren aus abgereichertem Uran haben den Vorteil, dass sie pyrophor sind und sich beim Aufprall selbst schärfen, was zu intensiver Hitze und Energie führt, die sich auf einen minimalen Bereich der Panzerung des Ziels konzentriert. Einige Geschosse verwenden auch Spreng- oder Brandspitzen, um die Durchdringung dickerer Panzerungen zu erleichtern. High Explosive Incendiary/Armor Piercing Ammunition kombiniert einen Wolframkarbid-Penetrator mit einer Brand- und Sprengstoffspitze.
Die Energie wird durch die Verwendung eines Wolframgeschosses mit reduziertem Durchmesser konzentriert, das von einem leichten äußeren Träger, dem Sabot (ein französisches Wort für einen Holzschuh), umgeben ist. Diese Kombination ermöglicht das Abfeuern eines Geschosses mit kleinerem Durchmesser (und damit geringerer Masse/geringerem aerodynamischen Widerstand/geringerem Eindringwiderstand) und einer größeren Fläche, auf die das Treibmittel „drückt“, was zu einer größeren Vortriebskraft und einer höheren kinetischen Energie führt. Nach dem Austritt aus dem Lauf wird der Treibkäfig durch eine Kombination aus Zentrifugalkraft und aerodynamischer Kraft abgestreift, wodurch das Geschoss einen geringen Luftwiderstand aufweist. Bei einem bestimmten Kaliber kann die Verwendung von APDS-Munition die Panzerabwehrleistung eines Geschützes effektiv verdoppeln.
APFSDSEdit
Ein panzerbrechendes, flossenstabilisiertes, abwerfendes Sabot-Geschoss (APFSDS) nutzt das Sabot-Prinzip mit einer Flossenstabilisierung (Widerstand). Ein langes, dünnes Teilprojektil hat eine höhere Querschnittsdichte und damit ein höheres Durchschlagspotenzial. Sobald jedoch das Verhältnis von Länge zu Durchmesser eines Geschosses mehr als 10 beträgt (bei Geschossen mit höherer Dichte weniger), wird die Drallstabilisierung unwirksam. Stattdessen wird die aerodynamische Auftriebsstabilisierung mittels an der Basis des Subprojektils angebrachter Flossen eingesetzt, die es wie einen großen Metallpfeil aussehen lassen.
Großkalibrige APFSDS-Geschosse werden in der Regel aus glatten (nicht gezogenen) Läufen abgefeuert, obwohl sie auch aus gezogenen Kanonen abgefeuert werden können und oft auch werden. Dies gilt insbesondere, wenn sie aus klein- bis mittelkalibrigen Waffensystemen verschossen werden. APFSDS-Geschosse werden in der Regel aus hochdichten Metalllegierungen wie Wolfram-Schwerlegierungen (WHA) oder abgereichertem Uran (DU) hergestellt; für einige frühe sowjetische Geschosse wurde Maraging-Stahl verwendet. DU-Legierungen sind billiger und haben eine bessere Durchschlagskraft als andere, da sie dichter sind und sich selbst schärfen. Uran ist außerdem pyrophor und kann sich spontan entzünden, vor allem wenn das Geschoss die Panzerung durchschlägt und dabei nicht oxidiertes Metall freilegt. Die weniger toxischen WHAs werden in den meisten Ländern mit Ausnahme der USA und Russlands bevorzugt.
APCR und HVAPEdit
Armor-piercing, composite rigid (APCR) ist ein britischer Begriff; der US-Begriff für die Konstruktion ist High-Velocity Armor-Piercing (HVAP) und der deutsche Begriff ist Hartkernmunition. Das APCR-Geschoss hat einen Kern aus einem harten Material mit hoher Dichte, z. B. Wolframkarbid, der von einer Vollkernhülle aus einem leichteren Material (z. B. einer Aluminiumlegierung) umgeben ist. Die geringe Querschnittsdichte des APCR führte jedoch zu einem hohen Luftwiderstand. Wolframverbindungen wie Wolframkarbid wurden in kleinen Mengen von inhomogenen und weggeworfenen Treibladungen verwendet, aber dieses Element war an den meisten Orten Mangelware. Die meisten APCR-Geschosse haben die gleiche Form wie die Standard-APCBC-Schrotkugeln (obwohl einige der deutschen Pzgr. 40 und einige sowjetische Ausführungen einem stumpfen Pfeil ähneln), aber das Geschoss ist leichter: bis zur Hälfte des Gewichts einer Standard-APC-Schrotkugel desselben Kalibers. Das geringere Gewicht ermöglicht eine höhere Mündungsgeschwindigkeit. Die kinetische Energie des Geschosses konzentriert sich auf den Kern und damit auf eine kleinere Auftrefffläche, was die Durchdringung der Zielpanzerung verbessert. Um ein Zersplittern beim Aufprall zu verhindern, wird wie bei APC-Geschossen eine stoßdämpfende Kappe zwischen dem Kern und der äußeren ballistischen Hülle angebracht. Da das Geschoss jedoch leichter ist, aber immer noch die gleiche Gesamtgröße hat, weist es schlechtere ballistische Eigenschaften auf und verliert bei größeren Entfernungen an Geschwindigkeit und Genauigkeit. Die APCR wurde durch die APDS abgelöst, bei der auf die äußere Leichtmetallhülle verzichtet wurde, sobald das Geschoss den Lauf verlassen hatte. Das Konzept eines schweren, von Leichtmetall ummantelten Penetrators mit kleinem Durchmesser wurde später in panzerbrechenden Brandgeschossen und HEIAP-Geschossen für Kleinwaffen verwendet.
APCNREdit
Armour-piercing, composite non-rigid (APCNR) ist der britische Begriff und bei den Deutschen als Gerlich-Prinzipwaffe bekannt, aber die heute gebräuchlicheren Begriffe sind Squeeze-bore und Tapered bore. Diese Geschosse basieren auf der gleichen Geschosskonstruktion wie die APCR – ein Kern mit hoher Dichte in einem Mantel aus Weicheisen oder einer anderen Legierung -, werden aber von einem Geschütz mit verjüngtem Lauf abgefeuert, entweder mit einer Verjüngung in einem festen Lauf oder mit einem zusätzlichen Endstück. Das Projektil hat zunächst eine volle Bohrung, aber die äußere Hülle wird beim Durchgang durch den Konus verformt. Im verjüngten Abschnitt werden Flansche oder Zapfen eingedrückt, so dass das Geschoss beim Austritt aus der Mündung einen kleineren Gesamtquerschnitt aufweist. Dadurch erhält es bessere Flugeigenschaften mit einer höheren Querschnittsdichte, und das Geschoss behält seine Geschwindigkeit auf größere Entfernungen besser bei als ein undeformiertes Geschoss desselben Gewichts. Wie bei der APCR konzentriert sich die kinetische Energie des Geschosses auf den Kern des Auftreffens. Die Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses wird durch die Verringerung der Querschnittsfläche des Laufes zur Mündung hin stark erhöht, was zu einer entsprechenden Erhöhung der Geschwindigkeit der expandierenden Treibgase führt.
Die Deutschen setzten ihre erste Konstruktion als leichte Panzerabwehrwaffe, die 2,8 cm schwere Panzerbüchse 41, zu Beginn des Zweiten Weltkriegs ein und führten sie mit der 4,2 cm Pak 41 und der 7,5 cm Pak 41 fort. Obwohl auch HE-Munition zum Einsatz kam, wog sie nur 93 Gramm und hatte eine geringe Wirksamkeit. Der deutsche Konus war ein fester Bestandteil des Laufs.
Im Gegensatz dazu verwendeten die Briten den Littlejohn Squeeze-Bore-Adapter, der je nach Bedarf angebracht oder entfernt werden konnte. Der Adapter erweiterte die Einsatzmöglichkeiten von gepanzerten Fahrzeugen und leichten Panzern, die keine größere Kanone als die QF 2 pdr aufnehmen konnten. Obwohl eine ganze Reihe von Granaten und Schrot verwendet werden konnte, war das Wechseln des Adapters in der Hitze des Gefechts äußerst unpraktisch.
Es gibt einige erhebliche Nachteile, die mit Waffen, die für die Verfeuerung von APCNR-Munition ausgelegt sind, verbunden sind. Der erste ist, dass die Entwicklung und Herstellung von Waffen mit verjüngtem Lauf sowohl ein hohes technisches Niveau als auch hohe Qualitätsstandards bei der Herstellung der Waffenrohre erfordert, was zu höheren Stückkosten führt. Zweitens führt die Verjüngung des Laufs zur Erhöhung der Geschossgeschwindigkeit zu erhöhtem Verschleiß, da das Projektil beim Abfeuern verformt werden muss, was die Lebensdauer der Waffe verkürzt.
Das APCNR wurde durch das APDS-Design ersetzt, das mit nicht verjüngten Läufen kompatibel war.