قوى الارتداد لمدافع دبابات المعركة الرئيسة .

قــــــــــوى الارتــــــــداد لمدافـــــــــع دبابـــــــــات المعركــــــــة الرئيســـــــة

من الأمور القياسية الأخرى التي يتم مراعاتها وحسابها عند تصميم مدفع الدبابة ، هي قوي الارتداد recoil forces . فهذه القوى الناتجة عن الرمي بسلاح الدبابة وهروب غازات الدافع وانفلاتها بسرعة عالية ، تكون شديدة جداً ، بحيث يتلقى الطاقم جزء من تأثير طاقتها . المدفع البريطاني L7 على سبيل المثال ، يرتد للخلف عند الرمي مسافة 29 سم تقريباً . في هذه الحالة هو يقوم بقذف حاوية خرطوشته الفارغة آلياً عند الوصول للارتداد الكامل ، في حين يبلغ هذا الطول في المدفع الألماني L44 عيار 120 ملم نحو 37 سم ، والروسي 2A46M عيار 125 ملم نحو 31 سم ، حيث يرتكز تأثير الارتداد بالضرورة على منطقة حلقة برج الدبابة ، وكذلك على موضع مرتكز الدوران trunnion أو مركز الرفع والخفض للمدفع .. هناك عاملان يقرران حجم أو قوى الارتداد ، هما المواصفات البالستية للقذيفة من حيث خصائص احتراق الدافع وكتلة المقذوف من جهة ، وخصائص سبطانة المدفع من حيث طولها ووزنها من جهة أخرى . فإذا افترضنا مدفعين يطلقان نفس القذيفة ، أحدهما من سبطانة طويلة والآخر من سبطانة أقصر بكثير ، فإن المقذوف المطلق من سبطانة طويلة سينتج سرعة فوهة muzzle velocity أكبر ، وبالنتيجة طاقة ارتداد عظيمة من خلال زخم المقذوف (الزخم momentum أو كمية الحركة ، ويتم تحصيلها بضرب كتلة الجسم كلغم بسرعته م/ث) . لكن في المقابل مع المدفع ذو السبطانة الأقصر ، فإن ضغط الغاز سيكون مرتفع جداً عندما يغادر المقذوف فوهة السلاح ، وسيتوسع بشدة أكبر وبذلك ستتولد قوة ارتداد أكبر بفعل تمدد الغازات expanding gas منها عن المدفع ذو السبطانة الأطول . ويتم احتساب معدل قوى الارتداد التي يرمز لها بالرمز (F) بالمعادلة التالية :

 

حيث أن : wp = وزن القذيفة (رطل) ، wc = وزن الدافع (رطل) ، wg = وزن كتلة ارتداد المدفع (رطل) ، vp = سرعة الفوهة للقذيفة (قدم/ثانية) ، vc = سرعة تحرر الغازات الدافعة (قدم/ثانية) ، L = طول الارتداد (قدم) ، g = عجلة الجاذبية الأرضية (32 قدم/ثانية 2) .   

ولو أخذنا القيم التقريبية التالية كمثال لحساب قوى الارتداد لمدفع نموذجي من عيار 120 ملم ، يطلق قذيفة M830A1 MPAT ، فإن النتيجة ستكون كالتالي :

حيث أن wp = 50 رطل (22.68 كلغم) ، vp = 3.500 قدم/ثانية (1.067 م/ث) ، wc = 29.5 رطل (13.38 كلغم) ، vc = 4.700 قدم/ثانية (1.433 م/ث) ، wg = 6.400 رطل (2.903 كلغم) ، L = قدم (0.30 م) . 

من خلال هذه المعادلة ، يمكن ملاحظة أن قوى الارتداد recoil force تتناسب عكسياً مع كلاً من كتلة المدفع وطول الارتداد ، وهكذا يمكن تخفيض قوة الارتداد إما بزيادة وزن المدفع ، أو بزيادة طول ومسافة الارتداد recoil length (مع ملاحظة أن الحل الأول يزيد من وزن الدبابة ، في حين أن الحل الثاني يصطدم بعقبة الفسحة المحدودة داخل حيز البرج) . على سبيل المثال ، المدفعين الإسرائيليين MG251 و MG253 اللذان يجهزان نماذج الدبابات ميركافا الأحدث ، كلاهما من العيار 120 ويحملان نفس القياسات البعدية والكتلية (طول إجمالي للسبطانة 5300 ملم ، كتلة السبطانة 1200 كلغم ، الوزن الإجمالي للسلاح 2900 كلغم) إلا أن النوع الأول يحمل مسافة ارتداد اعتبارية حتى 300 ملم ومسافة ارتداد قصوى حتى 345 ملم . بالنتيجة طاقة الارتداد في هذا المدفع مع مسافة الارتداد الاعتبارية تعادل 500 كيلو نيوتن عند ارتفاع صفر درجة . في حين المدفع الآخر مصمم بحيث يستحوذ على مسافة ارتداد اعتبارية حتى 430 ملم ومسافة ارتداد قصوى حتى 530 ملم . بالنتيجة طاقة الارتداد في هذا المدفع مع مسافة الارتداد الاعتبارية تعادل 350 كيلو نيوتن عند ارتفاع السبطانة صفر درجة . جدير بالذكر أن قوة الارتداد ، يجب أن لا تزيد عن مرة ونصف من وزن العربة الحاملة للمدفع ، وإلا فإن الأخيرة ستصبح منصة إطلاق غير ثابتة unstable platform . لقد عانت بعض تصاميم دبابات المعركة الرئيسة في بدايتها من هذه المشكلة ، وتجاوزت هذا الحد من الوزن بكثير ، خصوصاً وأن هذه الأسلحة ليس لها كابحات فوهة muzzle-brakes لتخفيض الارتداد ، مما استلزم معه تطوير نظام ارتداد ناعم وسلس soft recoil لصالح أسلحتها الرئيسة ، ارتداد ينتشر ويتمدد خلال فترة زمنية أطول ، قلل بشكل كبير من شدة السحب على مرتكز دوران المدفع trunnion (نتوء اسطواني على جانبي المدفع ، يستخدم لارتكاز المدفع ، والسماح له بالحركة للأعلى والأسفل) ، ووفر إمكانية تثبيت مدافع ثقيلة ، على هياكل كانت معدة سابقاً لغرض حمل مدافع أقل وزنا . لقد أمكن مع أنظمة الارتداد الناعم هذه ، تحصيل خفض مبدئي في سحب مرتكز الدوران وإطالة ارتداد الضربة . ويمكن ملاحظة ذلك من خلال المعادلة السابقة للارتداد ، والتي ببساطة ستضاعف من طول الارتداد (L) ، من 1 قدم (0.31 م) إلى 2 قدم (0.62 م) ، وتخفض شد مرتكز الدوران إلى ما يقارب النصف تقريباً ، ولنحو 53.6 طن (54.461 كلغم) . لقد أتاحت التحسينات في أنظمة الارتداد ، المجال لتخفيض قوى ارتداد المدفع L7/M68 من عيار 105 ملم ، من 37 طن لنحو 9 طن فقط ، وهذا ما وفر إمكانية إطلاق قذائف APFSDS بسرعة فوهة تبلغ 1.500 م/ث بسهولة نسبية .