Про кумулятивному дії снарядів
Специфіку кумулятивного дії заряду вибухової речовини ілюструють зазвичай такими прикладами. Якщо циліндричну шашку бризантного ВВ поставити на бронеплиту і підірвати, маючи детонатор в середині шашки, то енергія вибуху пошириться в рівній мірі за всіма напрямами, а на броні утворюється лише невелика вм'ятина. Але якщо в такому ж заряді ВВ детонатор помістити в верхньому торці шашки, то дія вибуху буде сильнішим в напрямку плити, і відповідно вм'ятина на ній після вибуху буде більшої глибини. Однак в обох випадках розсіювання продуктів вибуху відбувається в різні боки. Якщо ж заряд має по осі виконану на зверненої до плити частини конічну або сферичну виїмку, то в результаті вибуху в плиті утворюється більш глибока вм'ятина у вигляді кратера. Наявність виїмки в заряді ВВ призводить до того, що напрямок потоку продуктів вибуху зосереджується по вісі виїмки, а не розсіюється в усіх напрямках. Утворюється струмінь з продуктів вибуху ВВ у вигляді вузького пучка газів з променем світла. Швидкість струменя у фокусі досягає 15 км / с. Але найбільший вплив на плиту досягається в тому випадку, коли стінку виїмки в заряді покривають металевою облицюванням. При підриві заряду з облицюванням виїмки мідної або сталевої лійкою бронеплита навіть значної товщини пробивається наскрізь. Відбувається це таким чином. При спрацьовуванні детонатора, розташованого в верхньому торці шашки, у вибуховій речовині поширюється детонаційна хвиля в напрямку виїмки. Швидкість детонації ВР, використовуваних в кумулятивних зарядах, становить 7-9 км / с. Детонационная хвиля при такій швидкості надає на металеве облицювання величезний тиск - до 800 тисяч атмосфер. В результаті метал облицювання схлопивается і витягується уздовж осі виїмки у вигляді кумулятивного струменя. Метал, з якого складається кумулятивний струмінь, що не розплавляється, хоча і нагрівається до 400-600 градусів. Нагадаємо, що температура плавлення міді становить близько 1100 градусів, а стали - 1300-1400 градусів. Струмінь металу діаметром 3-4 мм набуває швидкість до 10 км / с і чинить тиск на броню близько одного мільйона атмосфер. Стан металу в кумулятивного струму наука визначає як ідеально нестисливої рідина. При такому величезному тиску матеріал перепони - броня, бетон і т.п. в місці впливу кумулятивного струменя «тече», тобто, так само як і сама струмінь, набуває властивостей ідеально нестисливої рідини. У перешкоді виникає пробоїна, краї якої мають оплавлений вид. Це призвело свого часу до неправильного визначення кумулятивних снарядів як бронепрожіга- чих. Навіть після подолання перешкоди зберігається все ще висока енергія залишкових елементів струменя, що викликають руйнування обладнання, детонацію боєприпасів, ураження людей.
Таким чином, високоефективну дію кумулятивного снаряда є результатом того, що енергія заряду з виїмкою і металевим облицюванням її поверхні при вибуху поширюється в одному напрямку - вздовж осі виїмки, а не на всі боки, як при вибуху звичайного заряду. Така концентрація енергії призводить до утворення металевої струменя зі швидкістю руху до 10 км / с - близько 1-ї космічної швидкості - і створює тиск на перешкоду в мільйони атмосфер. Саме звідси виникла назва явища - кумуляція, від латинського слова «cumulatio» - скупчення, концентрація.
Послідовність формування кумулятивного струменя.
В сучасних протитанкових снарядах застосовуються кумулятивні заряди, що забезпечують бронепробиваемость 800-900 мм. Величина пробиття міцних перешкод кумулятивними снарядами залежить від ряду факторів: діаметра їх заряду, властивостей ВВ заряду і його маси, форми виїмки і властивостей металу її облицювання, відстані від заряду до перешкоди в момент вибуху.
З властивостей заряду ВВ найважливішим є швидкість його детонації. Чим вище ця швидкість, тим вищими будуть параметри кумулятивного струменя - її швидкість, тиск, щільність. У 60-70-х роках в кумулятивних зарядах застосовували суміш тротилу та гексогену (по 50%). Швидкість детонації тротилу становить 7000 м / с, а гексогену - 8100 м / с. Ще більшою швидкістю детонації володіє ВВ, яке стали застосовувати в нових зразках протитанкових снарядів. Це так званий окфол - суміш октогена з флегматизаторами. Швидкість його детонації досягає 8700 м / с. Зрозуміло, що велика маса ВВ забезпечує за інших рівних умов більше пробивну дію. Цей шлях підвищення пробиваемости кумулятивних снарядів обмежується їх масою і калібром.
Істотний вплив на бронепробиваемость мають форма кумулятивної виїмки, матеріал її покриття. Форми кумулятивної виїмки підбираються різні: конічні або сферичні, в залежності від призначення і калібру снаряда. Істотно впливають на пробивну дію однієї і тієї ж форми, розміри виїмки - її діаметр і глибина. При схлопуванні облицювання початкова довжина металевої кумулятивного струменя дорівнює утворює виїмки, після струмінь розтягується в кілька разів і забезпечує глибину пробиття до 10 діаметрів облицювання (до того моменту, поки щільність струменя і перепони залишаються приблизно однакові). Матеріал облицювання також впливає на пробивну дію заряду. Кращий ефект забезпечують мідні облицювання.
Стрільба з РПГ-26.
Броня сучасного танка, пробита кумулятивними гранатами. На лівому фото вхідні отвори, на правому фото вихідні отвори.
У 60-ті роки було застосовано ще одне вдосконалення кумулятивних зарядів, підвищило їх ефективність. У заряді між детонатором і кумулятивної виїмкою стали розташовувати екран (інертну лінзу з пластмаси). Фронт детонаційної хвилі при цьому підходить до облицювання під оптимальним кутом. В результаті формується кумулятивний струмінь з більш високими параметрами.
Пробиття перепони стає менш імовірним при швидкому обертанні кумулятивних снарядів. Тому, для стабілізації польоту кумулятивних снарядів не використовують їх швидке обертання навколо поздовжньої осі. При обертанні снарядів зі швидкістю близько декількох сотень оборотів в секунду, що необхідно для досягнення їх стабілізованого польоту в повітрі, кумулятивний струмінь під дією центробіжних сил розбудовується, її пробивну дію погіршується. Сучасні кумулятивні снаряди на польоті стабілізуються за рахунок хвостового оперення, а не швидкого обертання. Що надається деяким кумулятивним снарядів обертання навколо своєї осі має на меті підвищення купчастості, при цьому воно має швидкість близько декількох десятків оборотів в секунду.
У кумулятивних снарядах і гранатах передня деталь (обтічник) виконується у вигляді подовженого наконечника з порівняно нетривкого матеріалу. При зустрічі з перешкодою наконечник повинен зруйнуватися таким чином, щоб не деформувалася кумулятивна виїмка, і підрив заряду стався на певному віддаленні від перепони. Про значення саме такого підриву говорилося раніше, коли мова йшла про роль п'єзоелектричного підривника в досягненні максимальної ефективності кумулятивних снарядів з порівняно високими швидкостями польоту.
Додамо до цього особливості дії кумулятивних снарядів, що має тандемну бойову частину. У них передня бойова частина призначена для підриву динамічного захисту. Пристрій взривательного механізму тандемного боєприпасу передбачає необхідну затримку за часом між підривом переднього і основного зарядів. Ця затримка повинна виключити вплив розлітаються фрагментів динамічного захисту на кумулятивну струмінь, що формується основний бойовий частиною.
Кумулятивний ефект широко використовується і в народному господарстві. При спорудженні гребель за допомогою кумулятивних зарядів великої потужності переміщують в потрібному напрямку і на певну відстань великі маси грунту, в скельних породах пробивають потрібних розмірів свердловини. Кумулятивна дія використовують при різанні міцних листів металу великої товщини, для обтиску металевих труб, для зміцнення металу, для ліквідації завалів в шахтах.
Дослідження кумулятивного ефекту тривають. На підставі їх удосконалюються кумулятивні заряди.