Princip Gatling a letecké rotační kanóny

Autor : Bronco 🕔17.06.2003 📕30.240

Princip Gatling

Svůj vynález si Richard Jordan Gatling nechal patentovat v roce 1861. O co šlo? Ne, zdrhovadlo to opravdu nebylo.

Zbraň tvořil svazek hlavní spolu se stejným počtem závěrů rozmístněných do tvaru válce. Svazkem se točilo ručně pomocí kliky. Během otáčení se závěry jednotlivých hlavní pomocí křivkové drážky v nepohyblivém pouzdru pohybovaly vpřed a vzad. Během jedné otáčky svazku hlavní každá hlaveň vystřelila, vždy při dosažení stejné polohy hlavně se závěrem v uzamčené poloze. Můžeme to přirovnat k umístnění několika klasických kulometů (kanónů) na pomyslný válec, přičemž jednotlivé závěry jsou svou vodící kladičkou v záběru s nepohyblivou funkční drážkou. Během jedné otáčky svazku vykoná každý závěr dráhu vpřed a vzad, tak jako u jiných klasických zbraní.

Počet hlavní může být různý podle účelu zbraně. Souvisí s požadovanou kadencí. Současné zbraně pracující na principu Gatling mají tři až sedm hlavní. Pohon bývá většinou vnější, může být ale i vnitřní. Vnější pohon zajišťují hydromotory, elektromotory, pneumatické motory. Vnitřní pohon je zajišťován odběrem prachových plynů z hlavně.

Zbraň byla používána ve Spojených státech během občanské války Severu proti Jihu (1861 - 1865). Měla šest až deset hlavní, ráži 12, 14 a 15 mm, byla obvykle umístněna na dvoukolové lafetě. Měla dvoučlennou obsluhu. Jeden muž klikou roztáčel svazek hlavní, druhý mířil. Dlouhou dobu, vlastně až do skončení druhé světové války, nebyl Gatlingův princip využíván. Zbraň byla těžká, nestřílela automaticky a kadence také nebyla nijak vysoká.

Projekt Vulcan

aneb kterak Em Šedesátjednička ke své rychlosti přišla

V roce 1945 byl armádou firmě Johnson Automatics zadán úkol, aby prověřila možnosti Gatlingova principu. Z vojenského muzea si půjčili zbraň z roku 1903. Ke zbrani s deseti hlavněmi ráže .45 palce připojili elektromotor. (Což ovšem nebylo nijak originální, neboť sám Richard J. Gatling se v roce 1893 pokoušel právě díky použití elektrického pohonu přesáhnout kadenci 3 000 ran za minutu.) V roce 1946 bylo dosaženo u tohoto muzeálního exponátu kadence 5 000 ran za minutu. V roce 1948 získává firma General Electric smlouvu na předběžnou konstrukci zbraně s pěti hlavněmi. Do vývoje se zapojuje i letectvo Spojených států. V září 1950 mají zbraň s rychlostí střelby 6 000 ran za minutu. Projekt vyúsťuje v šestihlavňový 20 mm kanón M61 Vulcan, respektive v jeho modernizovanou verzi M61A1 Vulcan.

Kanón M61A1 Vulcan má ráži 20 mm, šest hlavní, je poháněn vnějším zdrojem, hydromotorem nebo elektromotorem. Nejdříve používal zásobování nábojovým pásem, to bylo ale pro malou spolehlivost brzy nahrazeno podáváním bezpásovým. Rychlost střelby dosahovala 6 600 ran za minutu. Zásobník má tvar válce, náboje jsou v něm uloženy střelami směrem k jeho ose. Osou zásobníku prochází rotor se šroubovým vybráním pro náboje. Otáčením rotoru se náboje posouvají k ústí zásobníku, kde jsou odebírány dopravníkem. Ten je unáší ke kanónu. Vystřelené nábojnice jsou opět přebírány dopravníkem (některé typy Gatlingů vystřelené nábojnice přímo vyhazují mimo letoun) a přemístěny zpět do zásobníku. Zezadu, do jeho zadní části, která se uvolnila o náboje cestující ke zbrani. Kanón má (tak jako většina Gatlingů) elektrický spouštěč, z důvodu rychlého zastavení rotace svazku po přerušení střelby je vybaven brzdou. Vyzbrojeny jsou jím letouny F-4 (E/EJ/F), F-14, F-15, F-16, F/A-18, F-22 (M61A2), F-105, F-111, A-7D, AC-130, B-58, B-52. U letadel, která nemohla mít Vulcan vestavěn, mohl být nošen jako podvěs. Pohon byl zajišťován náporovou turbínou. Ve výzbroji je přes třicet let. Během války ve Vietnamu mu na konto připadla jedna třetina z celkovém počtu sestřelů a to byla kanóny opatřena jen malá část amerických letadel!

Prvním letounem vyzbrojeným Gatlingem byl Lockheed F-104 Starfighter, který byl vyzbrojen kanónem GAU-4. K roztočení svazku hlavní je potřebný velký výkon motoru, motor potřebuje patřičně silný zdroj energie. Ne všechny letouny měly takový zdroj k dispozici. Proto byl vyvinut kanón GAU-4. Jednalo se o modifikovaný M61A1 s interním pohonem automatiky využívajícím impuls prachových plynů odebíraných z hlavně, v tomto případě ze tří hlavní (z celkem šesti, z hlavně číslo dvě až čtyři). Kanón GAU-4 je o 5 kg těžší něž M61A1. Nosily ho i letouny F-106 Delta Dart.

Od M61A1 je odvozen 20 mm tříhlavňový kanón M 197. Jsou jím vyzbrojeny vrtulníky AH-1S/F Cobra, ale používá se také v podvěsném kontejneru GPU-2/A. Používá stejnou munici, také většina konstrukčních dílů je převzata z M61A1. Maximální kadence je 3 000 ran za minutu. Většinou však bývá seřízen na kadenci pod 1 500 ran za minutu. V případě zásobování nábojovým pásem se kadence seřizuje na 750 ran za minutu.

O sedmihlavňovém 30 mm kanónu GAU-8/A Avanger se dočtete v mém starším článku a v tabulce na konci tohoto příspěvku.

Z GAU-8/A vychází kanón GAU-13/A. Ráže 30 mm, čtyři hlavně. Je umístněn v kontejneru, který lze podvěsit na letouny F-4, F-5, F-15, F-16, F-18, A-4, A-10. Snížila se hmotnost, usnadnila obsluha. Tak jako GAU-8/A, i GAU-13/A používá reverzní způsob vybíjení. (Po ukončení střelby se svazek roztočí v obráceném smyslu a náboje z mechanismu kanónu jsou vráceny do zásobovacího systému. Doba trvání této činnosti je méně než jedna sekunda.) Zásobovací systém má pneumatický pohon, kapacita je 350 nábojů. Cena kanónu v první polovině 90. let minulého století byla 107 200 USD.

Z GAU-13/A vychází kanón GAU-12/U Equalizer. Nejmladší dítko v rodině rotačních kanónů vyráběných firmou General Electric. Pět hlavní ráže 25 mm. Vysoká proměnná kadence do 4 200 ran za minutu, výborné balistické vlastnosti díky vysoké úsťové rychlosti střely. Hmotností i rozměry je velmi podobný M61A1, výkonnost je ale samozřejmě díky již zmíněným údajům vyšší. Pneumatický motor zajišťuje vnější pohon mechanismu. Reverzní způsob vybíjení. GAU-12/U je ve výzbroji letounu AV-8B Harrier II, na kterém je nošen ve dvou kontejnerech umístněných na spodní části trupu. Vlevo je kanón, vpravo zásobník s 300 kusy munice. Cena kanónu před deseti lety byla 174 200 USD.

Jako nevýhoda zbraní pracujících na Gatlingově principu je uváděno, že své maximální kadence dosahují až po určité době, kterou potřebují pro rozběh rotace svazku na maximální úhlovou rychlost. Rozběh trvá od 0,3 do 0,55 sekundy, dle typu zbraně. Ovšem, jak už jsem jednou uváděl, od začátku této doby střílejí. Kadence kanónu GŠ-23 (dvě hlavně, ráže 23 mm, výzbroj MiGu-21, 23) 3 000 ran za minutu dosahuje M61A1 Vulcan před 0,2 sekundy a dále zrychluje na svých 6 000 - 6 600 ran/min. Gatlingy jsou díky více hlavním těžší a díky externímu pohonu rozměrnější. Předností je vysoká kadence, dlouhá životnost, vynikající spolehlivost.

Tabulka TTD nejčastěji používaných leteckých kanónů pracujících na Gatlingově principu:

Zbraň / Charakteristika M61A1 Vulcan M 197 GAU-8/A Avanger GAU-13/A GAU-12/U Equalizer
Ráže (mm) 20 20 30 30 25
Počet hlavní 6 3 7 4 5
Hmotnost střely (kg) 0,1 0,1 0,369 HEI
0,426 API
0,369 HEI
0,426 API
0,18 HEI
0,15 APDS
Úsťová rychlost střely (m/s) 1 036 1 036 1 050 HEI
988 API
1037 HEI
987 API
1 097
Kadence (ran/min) 6 000 - 6 600 400 - 3 000 2 100, 4 200 až 3 000 proměnná do
4 200
Hmotnost zbraně (kg) 120 58,87 281,2 136 122
Délka zbraně (mm) 1 875 1 827 2 883 2 794 2 134
Průměr pouzdra zbraně (mm) 274 kolem 330 304 279
Čas rozběhu (s) 0,3 (až 0,4) 0,2 0,55 0,4
Pohon hydro, elektro elektro 2 x hydro pravděpod. hydro pneu. elektro
Zásobování bezpásové pásové i bezpásové bezpásové bezpásové bezpásové
Rozptyl (mrad) (80 % zásahů) v kuželi 8 8 5 5 (?) 6
Hlavní zdroje
Lubomír Popelínský, Vladimír Kodeš: Střelecká a raketová výzbroj letadel
Lubomír Popelínský, Jaromír Haumer: Letecké kanóny USA, L+K 7/93
Internet
Autor : Bronco 🕔17.06.2003 📕30.240

Komentáře Disqus

Komentáře Facebook

Sociální sítě

Reklama

Poslední komentáře