ТОПЛИНЕН снаряд. Танкови боеприпаси

Кумулативните боеприпаси са специален видснаряди, ракети, мини, ръчни гранатии граната за гранатомети, предназначени за унищожаване на вражески бронирани превозни средства и техните стоманобетонни укрепления. Принципът на тяхното действие се основава на образуването след експлозия на тънка, тясно насочена кумулативна струя, която прогаря бронята. Кумулативният ефект се постига благодарение на специалния дизайн на боеприпасите.

В момента кумулативните боеприпаси са най-разпространеното и най-ефективно противотанково оръжие. Масовото използване на такива боеприпаси започва през Втората световна война.

Широкото използване на кумулативни боеприпаси се улеснява от тяхната простота, ниска цена и необичайно висока ефективност.

Малко история

От момента, в който танковете се появиха на бойното поле, веднага възникна въпросът за ефективни средстваборете се с тях. Идеята е да се използва артилерийски оръдияза унищожаване на бронирани чудовища се появи почти веднага; оръжията започнаха да се използват широко за тази цел по време на Първата световна война. Трябва да се отбележи, че идеята за създаване на специализирано противотанково оръдие (ATW) първо дойде на ум на германците, но те не можаха веднага да я приложат на практика. До самия край на Първата световна война най-обикновените полеви оръдия се използват доста успешно срещу танкове.

В интервала между двете световни кланета разработки в областта на създаването на специализирана противотанкова артилерия се извършват в почти всички големи военно-промишлени сили. Резултатът от тази работа беше появата голямо количествопроби от противотанкови ракети, които доста успешно удряха танкове от онова време.

Тъй като бронята на първите танкове е защитавала главно от куршуми, дори малокалибрено оръдие или противотанкова пушка. Обаче точно преди войната различни държавиЗапочнаха да се появяват превозни средства от следващо поколение (английски Matildas, съветски T-34 и KV, френски S-35 и Char B1), оборудвани с мощен двигател и балистична броня. Тази защита на първо поколение ПОО вече не можеше да бъде пробита.

Като противодействие нова заплахадизайнерите започнаха да увеличават калибъра на противотанковите оръдия и да увеличават начална скоростполет на снаряд. Такива мерки увеличиха ефективността на проникването на броня няколко пъти, но също така имаха значителни странични ефекти. Оръжията станаха по-тежки, по-сложни, цената им се увеличи и маневреността рязко намаля. Германците, съвсем не от добър живот, използваха 88-мм КВ срещу съветските Т-34 и КВ противовъздушни оръдия. Но не винаги е било възможно да ги приложите.

Трябваше да се търси друг начин и той беше намерен. Вместо да се увеличи масата и скоростта на бронебойната заготовка, бяха създадени боеприпаси, които осигуряват проникване на бронята поради енергията на насочена експлозия. Такива боеприпаси се наричат кумулативни.

Изследванията в областта на насочената експлозия започнаха в средата на XIX век. Лаврите на откривателя на кумулативния ефект се претендират от няколко души в различни страни, които са работили в тази посока приблизително по едно и също време. Първоначално ефектът на насочена експлозия се постига чрез използването на специална конусовидна вдлъбнатина, която се прави в заряда на експлозива.

Работата обаче беше извършена в много страни практически резултатГерманците са първите, които постигат това. Талантливият немски дизайнер Франц Томанек предложи използването на метална облицовка на вдлъбнатината, което направи фасонния заряд още по-ефективен. В Германия тази работа започна в средата на 30-те години и до началото на войната кумулативният снаряд вече беше в експлоатация с германската армия.

През 1940 г. от другата страна на Атлантическия океан швейцарският дизайнер Хенри Мохаупт създава гранатомет с кумулативна бойна глава за американската армия.

В началото на войната Съветски танкови екипажисрещна нов вид немски боеприпаси, което беше много неприятна изненада за тях. При удара германските кумулативни снаряди прогориха бронята на танка и оставиха дупки със разтопени ръбове. Затова ги нарекли „бронегорещи”.

Въпреки това, още през 1942 г., кумулативният снаряд BP-350A се появи в експлоатация с Червената армия. Съветските инженери копираха немски пленени образци и създадоха кумулативен снаряд за 76 мм оръдие и 122 мм гаубица.

През 1943 г. на въоръжение в Червената армия се появиха касетъчни противотанкови кумулативни бомби PTAB, които бяха предназначени да унищожат горната проекция на резервоара, където дебелината на бронята винаги е по-малка.

Също през 1943 г. американците за първи път използват противотанковия гранатомет Bazooka. Той успя да пробие 80 mm броня на разстояние от 300 метра. Германците с голям интерес изучават заловените модели на Базука и скоро се ражда цяла серия немски гранатомети, които традиционно наричаме „Фаустпатрони“. Ефективността на използването им срещу съветска бронирана техника все още е силно дискусионен въпрос: в някои източници „Фаустпатроните“ се наричат едва ли не истинско „чудо оръжие“, докато в други правилно се посочва техният нисък обсег на стрелба и незадоволителна точност.

Германските гранатомети наистина бяха много ефективни в градски битки, когато гранатометът можеше да стреля от близко разстояние. При други обстоятелства той нямаше голям шанс да се доближи до ефективния обхват на стрелба на танка.

Германците също така разработиха специални противотанкови магнитни кумулативни мини Hafthohlladung 3. Възползвайки се от „мъртвото пространство“ около резервоара, боецът трябваше да се приближи до превозното средство и да прикрепи мината към всяка гладка повърхност. Такива мини доста ефективно пробиват бронята на танка, но приближаването до танка и поставянето на мина беше много трудна задача; това изискваше огромна смелост и издръжливост от войника.

През 1943 г. СССР разработи няколко ръчни кумулативни гранати, които бяха предназначени за унищожаване на вражеска бронирана техника на близки бойни разстояния.

Още по време на войната започва разработването на противотанковия гранатомет RPG-1, който става предшественик на цяло семейство от тези оръжия. Днес РПГ гранатометие истинска световна марка, която не отстъпва много по своята разпознаваемост на известния АК.

След края на войната работата по създаването на нови кумулативни боеприпаси продължава в много страни по света и се провеждат теоретични изследвания в областта на насочените взривове. Днес кумулативно бойна единицае традиционен за гранати, противотанкови гранатомети, противотанкови ракетни системи, авиационни противотанкови боеприпаси, танкови снаряди, противотанкови мини. Защитата на бронираните превозни средства непрекъснато се подобрява, не изостават и оръжията. Дизайнът и принципът на работа на такива боеприпаси обаче не са се променили.

Кумулативен снаряд: принцип на действие

Кумулативният ефект означава засилване на действието на даден процес поради добавянето на усилия. Това определение много точно отразява принципа на действие на кумулативния ефект.

В бойната глава на заряда е направена фуниевидна вдлъбнатина, която е облицована със слой метал с дебелина един или няколко милиметра. Тази фуния е обърната с широк ръб към целта.

След детонация, която се случва в острия ръб на фунията, взривна вълнасе разпространява към страничните стени на конуса и ги свива към оста на боеприпаса. По време на експлозията се създава огромно налягане, което превръща облицовъчния метал в квазитечност и под огромно налягане го придвижва напред по оста на снаряда. Това създава поток от метал, който се движи напред хиперзвукова скорост(10 км/с).

Трябва да се отбележи, че в този случай облицовъчният метал не се топи в традиционния смисъл на думата, а се деформира (превръща в течност) под огромно налягане.

Когато поток от метал навлезе в бронята, силата на последната няма никакво значение. Плътността и дебелината му са важни. Пробивната способност на кумулативната струя зависи от нейната дължина, плътността на облицовъчния материал и материала на бронята. Максималният проникващ ефект се получава, когато боеприпасите се взривят на определено разстояние от бронята (това се нарича фокусно разстояние).

Взаимодействието на бронята и кумулативната струя се извършва според законите на хидродинамиката, тоест налягането е толкова голямо, че най-силният танкова бронякогато го удари струя, той се държи като течност. Обикновено боеприпасите HEAT могат да пробият броня с дебелина между пет и осем калибъра. Когато са облицовани с обеднен уран, бронебойният ефект се увеличава до десет калибъра.

Предимства и недостатъци на кумулативните боеприпаси

Подобни боеприпаси имат и двете силни страни, и недостатъци. Техните безспорни предимства включват следното:

висока бронебойност;
проникването на броня не зависи от скоростта на боеприпаса;
мощен ефект на бронята.

За калибърните и подкалибрените снаряди пробиването на бронята е пряко свързано с тяхната скорост; колкото по-висока е, толкова по-добре. Ето защо те се използват за тяхното използване артилерийски системи. За кумулативните боеприпаси скоростта няма значение: кумулативна струя се образува при всяка скорост на сблъсък с целта. Следователно кумулативната бойна глава е идеално оръжие за гранатомети, безоткатни пушки и противотанкови ракети, бомби и мини Освен това твърде високата скорост на снаряда предотвратява образуването на кумулативна струя.

Ако кумулативен снаряд или граната удари танк, това често води до експлозия на боекомплекта на превозното средство и напълно го деактивира. Екипажът практически няма шанс за спасение.

Кумулативните боеприпаси имат много висока бронебойна сила. Някои съвременни ATGM пробиват хомогенна броня с дебелина над 1000 mm.

Недостатъци на кумулативните боеприпаси:

доста висока сложност на производството;
трудност на приложение за артилерийски системи;
уязвимост към динамична защита.

Снарядите на нарезните оръдия се стабилизират в полет поради въртене. Но центробежната сила, която възниква в този случай, унищожава кумулативната струя. Измислени са различни „трикове“, за да се заобиколи този проблем. Например при някои френски боеприпаси само тялото на снаряда се върти, докато кумулативната му част е монтирана на лагери и остава неподвижна. Но почти всички решения на този проблем значително усложняват боеприпасите.

Боеприпасите за гладкоцевни оръдия, напротив, имат твърде висока скорост, което е недостатъчно за фокусиране на кумулативната струя.

Ето защо боеприпасите с бойни глави с кумулятен заряд са по-често срещани за нискоскоростни или стационарни боеприпаси (противотанкови мини).

Има доста оръжия срещу такива боеприпаси. проста защита– кумулативната струя се разсейва от малка контра експлозия, която възниква на повърхността на машината. Това е така наречената динамична защита, днес този метод се използва много широко.

За проникване на динамична защита се използва тандемна кумулативна бойна глава, която се състои от два заряда: първият елиминира динамичната защита, а вторият прониква в основната броня.

Днес има кумулативни боеприпаси с два и три заряда.

Кумулативните артилерийски боеприпаси са предназначени главно за стрелба по бронирани цели и вертикални стени на отбранителни съоръжения. Действието на кумулативните снаряди се основава на кумулативния ефект - концентрацията на взрива в една посока. В този случай преградата се пробива не поради кинетичната енергия на снаряда, а поради енергията на кумулативната струя, образувана при разкъсването на снаряда.

Пробивният ефект на кумулативния снаряд не зависи от скоростта му в целта и е постоянен за всички дистанции на стрелба. Бронепробиваемостта на кумулативни снаряди на танкови оръдия с калибър 100..125 mm срещу стоманена хомогенна броня е около 350..500 mm при удар по нормалната линия.

В допълнение към кумулативния ефект, такива снаряди имат раздробяващ ефект и, ако е необходимо, могат да се използват за унищожаване и потискане на вражески персонал и стрелба с оръжия, разположени открито или в полеви убежища. Има и универсални кумулативни фрагментационни снаряди.

Първоначално (по време на Великия Отечествена войнаи по-рано) кумулативните черупки за нарезни оръдия са направени без пера, със стабилизация поради жироскопичния ефект, традиционен за цевната артилерия от този период. По-късно обаче се оказа, че въртенето на кумулативен снаряд с честота над 50 оборота в секунда значително намалява бронепробиваемостта му, тъй като води до разпръскване на кумулативната струя. Ето защо в следвоенните години кумулативните снаряди за нарезни оръдия, както и за гладкоцевни, започнаха да се правят с аеродинамична стабилизация - с опашки, които се отварят след излизане на снаряда от цевта и му осигуряват стабилност по протежение на цевта. траектория на полета. Фигурата показва опашката в отворено положение.

Тялото на кумулативния снаряд има две центриращи издатини, едната по-близо до главата, другата към дъното. Центриращите издатини са предназначени за центриране на снаряда в отвора на цевта.

Снарядите HEAT, предназначени за стрелба от гладкоцевни оръдия, вместо водещ колан, имат уплътнителен колан, неподвижно монтиран върху тялото по-близо до дъното. Необходимата скорост на въртене по време на полет за такива снаряди се осигурява от скосовете на лопатките на опашката.

Тялото на кумулативен снаряд съдържа неговото оборудване - взривяващ заряд на високо експлозивно вещество (RDX, флегматизиран нагревателен елемент) с капсул-детонатор. Зарядът на взривното вещество има вдлъбнатина - кумулативна фуния, насочена с камбана към челната част и покрита с метална облицовка (обикновено медна или стоманена), към предната част на тялото на снаряда е прикрепена глава с обвит в нея предпазител с помощта на пръстен. Формата на главата може да бъде огивална, конична или стреловидна. Главата действа като обтекател по време на полет и също така гарантира, че предпазителят се задейства на изчисленото (фокално) разстояние от кумулативната фуния. Последното е необходимо за правилното образуване на кумулативна струя. Отстрани на главата оборудването е покрито с пръстен, който предпазва кумулативната фуния и експлозивния заряд от фрагменти на главата и предпазителя. В средата на пръстена има отвор, предназначен да предава взривния импулс от предпазителя на главата към капсул-детонатора.

В долната част на тялото е завинтен стабилизатор с прикрепени към него опашни лопатки. Остриетата се държат в сгънато положение чрез фиксатор (например пластмасов пръстен или копринен шнур). При изстрел резето се разрушава, остриетата се освобождават и след като снарядът напусне цевта, те се отварят от настъпващия въздушен поток.

IN назадСтабилизаторът се пресова с тракер, оборудван със специален запалим състав. В момента на изстрелване метателният заряд запалва трасиращия модератор; след като модераторът изгори, запалимият състав се запалва, след което снарядът излита, оставяйки след себе си видима за стрелеца ярка светеща следа (траектория), получена от инерцията на човешко зрение. Необходим е трасиращ ускорител, така че следата от трасиращия да не демаскира оръжието.

След като капсулата-детонатор се задейства и взривният заряд експлодира, кумулативната фуния се свива и около 10..20% от метала й се превръща в кумулативна струя с дебелина няколко милиметра, летяща по оста на фунията със скорост около 7 km /s. Кумулативната струя, поради своята кинетична енергия, пробива бариерата. Останалата част от метала на кумулативната фуния се смачква в пестик и не участва в пробиването на бариерата.

Бронята, изстискана и измита от кумулативната струя, образува ролкови ръбове на отвора. Освен това, тъй като кумулативната струя се движи с висока скорост и енергията, освободена при проникване в бронята, няма време да се разсее, бариерният материал в зоната на контакт със струята може да се нагрее до висока температураи да бъдат обект на термични промени. Поради тези причини дупка в стоманена броня може да прилича на разтопена дупка. това външна приликаопределя ранното име на кумулативен артилерийски боеприпаси- "бронегорящи снаряди". Това име обаче не отразява същността на явлението, тъй като описаното по-горе външен виддупката е следствие от пробиване на препятствие, а не причина. Тоест, бронята е пробита, а не разтопена или „прогорена“.

Ефектът на бронята на кумулативен снаряд се осигурява от два фактора: поради унищожаването на екипажа и вътрешно оборудванецели със самата кумулативна струя и поради резкия скок на налягането, който кумулативната струя предизвиква в затворен брониран обем. Амплитудата на скока на налягането зависи от количеството остатъчна енергия на кумулативната струя и от обема на затвореното бронирано пространство. Колкото по-мощна е бронята на целта и колкото повече енергия на кумулативната струя се изразходва за проникване в бронята, толкова по-малък скок на налягането може да причини в пространството зад бронята. Колкото по-голям е вътрешният обем на целта, поразена от кумулативния боеприпас, толкова по-слабо изразен ще бъде скокът на налягането, причинен от кумулативната струя.

Трябва да се отбележи, че увеличаването на обема на обитаемите отделения на бойните машини никога не е било практикувано като специална мярка за защита от кумулативни боеприпаси и не може да се използва в такава роля. От друга страна, намаляването на резервирания обем позволява при дадена маса да се повиши нивото на резервация на обекта и да се постигнат по-високи нива на защита не само от кумулативни снаряди, но и от кинетични боеприпаси (камерни и твърди, калибърни и подводни). -калибърни бронебойни снаряди), фугасни боеприпаси (осколкови, фугасни, осколково-фугасни, бронебойни снаряди с пластичен експлозив и разбиваща се бойна глава), увреждащи фактори ядрен взрив, механични въздействия.

През 1941 г. съветските танкови екипажи се натъкват на неприятна изненада - немски кумулативни снаряди, които оставят дупки в бронята с разтопени ръбове. Те се наричаха бронебойни (германците използваха термина Hohlladungsgeschoss, „снаряд с прорез в заряда“). Въпреки това, германският монопол не издържа дълго; още през 1942 г. съветският аналог на BP-350A, построен по метода на „обратното инженерство“ (разглобяване и изучаване на заловени немски снаряди), е приет за въоръжение - „горяща броня“. ” снаряд за 76-мм оръдия. Всъщност обаче ефектът от черупките не беше свързан с изгаряне през бронята, а с напълно различен ефект.

Спорове за приоритети

Терминът "кумулация" (лат. cumulatio - натрупване, сумиране) означава укрепване на всяко действие поради добавяне (натрупване). По време на кумулацията, поради специална конфигурация на заряда, част от енергията на продуктите на експлозията се концентрира в една посока. Няколко души, които са го открили независимо един от друг, претендират за приоритет в откриването на кумулативния ефект. В Русия - военен инженер, генерал-лейтенант Михаил Боресков, който използва заряд с вдлъбнатина за сапьорска работа през 1864 г., и капитан Дмитрий Андриевски, който през 1865 г. разработи детонаторен заряд за взривяване на динамит от картонена втулка, пълна с барут с вдлъбнатина пълни с дървени стърготини. В САЩ - химик Чарлз Мънро, който през 1888 г., както гласи легендата, експлодира заряд от пироксилин с букви, щамповани върху него до стоманена плоча, и след това привлече вниманието към същите букви, огледално „отразени“ върху плочата; в Европа - Макс фон Форстер (1883).

В началото на 20-ти век кумулацията се изучава от двете страни на океана - във Великобритания това прави Артър Маршал, автор на книга, посветена на този ефект, публикувана през 1915 г. През 20-те години на миналия век в СССР се провежда изследване на взривни заряди с вдлъбнатина (макар и без метална облицовка). известен изследователексплозиви професор M.Ya. Сухаревски. Първи обаче поставиха кумулативния ефект в услуга на военната машина германците, които започнаха целенасоченото разработване на кумулативни бронебойни снаряди в средата на 30-те години под ръководството на Франц Томанек.

Приблизително по същото време Хенри Мохаупт прави същото нещо в Съединените щати. Именно той се смята на Запад за автор на идеята за метална облицовка на вдлъбнатина във взривен заряд. В резултат на това през 40-те години на миналия век германците вече разполагат с такива снаряди.

Смъртоносна фуния

Как работи кумулативният ефект? Идеята е много проста. В главата на боеприпаса има вдлъбнатина под формата на фуния, облицована с милиметров (или повече) слой метал с остър ъгълна върха (с гнездото към целта). Детонацията на експлозива започва от страната, която е най-близо до върха на кратера. Детонационната вълна „свива“ фунията към оста на снаряда и тъй като налягането на продуктите от експлозията (почти половин милион атмосфери) надвишава границата на пластична деформация на облицовката, последната започва да се държи като квазитечност . Този процес няма нищо общо с топенето, а именно „студения“ поток на материала. Много бърза кумулативна струя се изстисква от срутващата се фуния, а останалата част (пест) лети от точката на експлозия по-бавно. Разпределението на енергията между струята и пестика зависи от ъгъла на върха на фунията: при ъгъл по-малък от 90 градуса енергията на струята е по-висока, при ъгъл над 90 градуса енергията на пестикът е по-висок. Разбира се, това е много опростено обяснение - механизмът на образуване на струята зависи от използвания експлозив, от формата и дебелината на облицовката.

Една от разновидностите на кумулативен ефект. За да се образува ударно ядро, кумулативният прорез има тъп ъгъл на върха (или сферична форма). При излагане на детонационна вълна, поради формата и променливата дебелина на стените (по-дебели към краищата), облицовката не се „срутва“, а се обръща „отвътре навън“. Полученият снаряд с диаметър една четвърт и дължина един калибър (първоначалния диаметър на прореза) ускорява до 2,5 km/s. Бронепробиваемостта на сърцевината е по-малка от тази на кумулативна струя, но се поддържа над почти хиляда диаметъра на нишата. За разлика от кумулативната струя, която "отнема" само 15% от масата си от пестика, ударното ядро се формира от цялата облицовка.

Когато фунията се срути, тънка (сравнима с дебелината на обвивката) струя се ускорява до скорости от порядъка на скоростта на експлозивна детонация (а понякога и по-висока), тоест около 10 km/s или повече. Тази струя не прогаря бронята, а я прониква, точно както струя вода под налягане разяжда пясъка. По време на образуването на струята обаче различните й части придобиват различна скорост(задните са по-малки), така че кумулативната струя не може да лети далеч - започва да се разтяга и разпада, губейки способността си да пробие бронята. Максималният ефект на струята се постига на определено разстояние от заряда (нарича се фокално). Структурно, оптималният режим на проникване на бронята се осигурява от пролуката между вдлъбнатината в заряда и главата на снаряда.

Течен снаряд, течна броня

Скоростта на кумулативната струя значително надвишава скоростта на разпространение на звука в материала на бронята (около 4 km/s). Следователно взаимодействието на струята и бронята се извършва според законите на хидродинамиката, тоест те се държат като течности. Теоретично дълбочината на проникване на струята в бронята е пропорционална на дължината на струята и корен квадратен от съотношението на плътностите на облицовъчния материал и бронята. На практика проникването на броня обикновено е дори по-високо от теоретично изчислените стойности, тъй като струята става по-дълга поради разликата в скоростите на главата и задната част. Обикновено дебелината на бронята, която може да пробие кумулативен заряд, е 6-8 калибъра, а за заряди с облицовка от материали като обеднен уран тази стойност може да достигне 10. Възможно ли е да се увеличи бронепробивността чрез увеличаване на дължината на струята? Да, но често това няма много смисъл: струята става твърде тънка и нейният брониращ ефект намалява.

Плюсове и минуси

Боеприпасите HEAT имат своите предимства и недостатъци. Предимствата включват факта, че за разлика от подкалибрените снаряди, тяхното бронепробиване не зависи от скоростта на самия снаряд: кумулативните могат да бъдат изстреляни дори от леки оръдия, които не са в състояние да ускорят снаряда до висока скорост, и т.н. зарядите могат да се използват и в реактивни гранати.

Между другото, точно "артилерийското" използване на кумулацията е изпълнено с трудности. Факт е, че повечето снаряди се стабилизират в полет чрез въртене, а това се отразява изключително негативно на формирането на кумулативната струя – огъва я и я разрушава. Дизайнерите се опитват да намалят ефекта на въртене по различни начини- например, използвайки специална текстура на облицовката (но в същото време проникването на броня се намалява до 2-3 калибъра).

Във френските снаряди се използва друго решение - само тялото се върти, а формираният заряд, монтиран на лагери, практически не се върти. Такива снаряди обаче са трудни за производство и освен това не използват напълно възможностите на калибъра (а бронепробивността е пряко свързана с калибъра).

Инсталацията, която събрахме, изобщо не прилича на аналог на страшното оръжие и смъртоносен враг на танковете - кумулативни бронебойни снаряди. Въпреки това представлява доста точен моделкумулативна струя. Разбира се, в мащаб - и скоростта на звука във водата по-малка скоростдетонация и плътност на водата по-малка плътностоблицовки, а калибърът на истинските снаряди е по-голям. Нашата настройка е отлична за демонстриране на явления като фокусиране на струята.

Изглежда, че снарядите, изстреляни с висока скорост от гладкоцевни оръдия, не се въртят - полетът им се стабилизира от опашката, но дори и в този случай има проблеми: при високи скорости, когато снарядът удари бронята, струята няма време да фокус. Следователно кумулативните заряди са най-ефективни при нискоскоростни или обикновено стационарни боеприпаси: снаряди за леки оръдия, гранати за ракетни двигатели, ATGMs и мини.

Друг недостатък е свързан с факта, че кумулативната струя се унищожава от експлозивна динамична защита, както и при преминаване през няколко относително тънки слоя броня. За да се преодолее динамичната защита, са разработени тандемни боеприпаси: първият заряд подкопава експлозивите си, а вторият пробива основната броня.

Вода вместо експлозиви

За да се симулира кумулативният ефект, не е необходимо да се използват експлозиви. За тази цел използвахме обикновена дестилирана вода. Вместо експлозия ще създадем ударна вълна с помощта на разряд с високо напрежение във водата. Направихме ограничителя от отпадъци ТВ кабелна RK-50 или RK-75 с външен диаметър 10 mm. Към оплетката беше запоена медна шайба с отвор 3 mm (коаксиален с централното ядро). Другият край на кабела беше оголен на дължина 6-7 см и централното (високоволтово) ядро беше свързано към кондензатора.

Ако струята е добре фокусирана, пробитият канал в желатина е почти невидим, но при разфокусирана струя изглежда като на снимката вдясно. Въпреки това, "проникването на броня" в този случай е около 3-4 калибъра. На снимката желатинов блок с дебелина 1 см е пробит с кумулативна струя „през и през“.

Ролята на фунията в нашия експеримент се играе от менискуса - това е вдлъбнатата форма, която повърхността на водата придобива в капиляр (тънка тръба). Желателна е голяма дълбочина на "фунията", което означава, че стените на тръбата трябва да бъдат добре намокрени. Стъклото няма да работи - водният чук по време на изхвърлянето го унищожава. Полимерните тръби не се намокрят добре, но ние решихме този проблем с помощта на хартиена подложка.

Чешмяната вода не е добра - тя добре провежда ток, който ще премине през целия обем. Ще използваме дестилирана вода (например от инжекционни ампули), която не съдържа разтворени соли. В този случай цялата енергия на разряда ще бъде освободена в зоната на пробив. Напрежението е около 7 kV, енергията на разряд е около 10 J.

Желатинова броня

Нека свържем искровата междина и капилярката с парче еластична тръба. Водата трябва да се излее вътре с помощта на спринцовка: в капиляра не трябва да има мехурчета - те ще изкривят картината на „колапса“. След като се уверим, че менискусът се е образувал на разстояние около 1 см от искровата междина, зареждаме кондензатора и затваряме веригата с проводник, свързан към изолационния прът. В зоната на разрушаването ще се развие високо налягане, ще се образува ударна вълна (УВ), която ще „бяга“ към менискуса и ще го „срути“.

Можете да откриете кумулативна струя, като я удряте в дланта си, протегната на височина от половин метър до метър над инсталацията, или като разпръснете капки вода по тавана. Много е трудно да се види тънка и бърза кумулативна струя с просто око, затова се въоръжихме със специално оборудване, а именно камерата CASIO Exilim Pro EX-F1. Тази камера е много удобна за заснемане на бързи процеси - позволява ви да снимате видео със скорост до 1200 кадъра в секунда. Първите тестови снимки показаха, че е почти невъзможно да се заснеме образуването на самата струя - искрата от разряд „заслепява“ камерата.

Но можете да заснемете „пробиване на броня“. Няма да е възможно да се проникне през фолиото - скоростта на водната струя е твърде ниска, за да втечни алуминия. Затова решихме да използваме желатин като броня. С диаметър на капиляра от 8 mm успяхме да постигнем „бронепробивност“ над 30 mm, тоест 4 калибъра. Най-вероятно, с малко експериментиране с фокусирането на струята, бихме могли да постигнем повече и дори, може би, да пробием двуслойна желатинова броня. Така че следващия път, когато редакцията бъде атакувана от армия от желатинови танкове, ние ще бъдем готови да дадем достоен отпор.

Благодарим на представителството на CASIO за предоставената камера CASIO Exilim Pro EX-F1 за заснемане на експеримента.

Въведение

Статии в интернет, в които кумулативни снаряди пробиват бронята или с пара, или я изгарят като автогенен пистолет, ме принудиха да напиша тази статия.

Аз съм технически грамотен човек, но не съм работил в секретни лаборатории (или по-точно работих по друга тема), така че ако някой има информация, която ми позволява да допълня тази статия- пишете, ние ще добавяме и подобряваме.

Принципът на действие на кумулативен снаряд (въпреки че би било по-правилно да се каже заряд)

Ще анализираме какви трудности възникват за дизайнерите на кумулативни снаряди. Има два големи проблема. На първо място, това е въртенето на снаряда. Самият факт на въртене на снаряда и центробежните сили, възникващи в този случай, силно пречат правилна формациякумулативна струя. Високата скорост на снаряда също създава главоболия на дизайнерите. Факт е, че кумулативната струя се формира за период от време, макар и малък, но много специфичен. Снаряд, който лети с висока скорост и не дай си боже, че е с бавно стрелящ предпазител, ще превиши фокусното разстояние и ще се забие в бронята преди образуването на кумулативна струя.
Конвенционалните въртящи се снаряди пробиват броня, малко по-дебела от техния калибър. Има три основни начина за борба с ротацията. Най-лесният начин е с гладкоцевно оръжие. Гладкоцевните танкови и противотанкови оръдия са произведени главно в Съветския съюз и са наследени от суверенни държави по време на разпадането му.

Вторият метод е да се изстрелват пернати снаряди от нарезни пушки. При излизане от цевта на пистолета стабилизаторът се отваря и започва да забавя въртенето. Понякога се добавя подвижен задвижващ ремък, който не предава въртене на снаряда при изстрел.
Третият метод е да се монтира профилиран заряд в тялото на снаряда върху лагери. Методът е доста скъп и екзотичен. Според мен е използван само в един образец на френския снаряд.
Сега, за да премахнат негативните ефекти от въртенето на снаряда, те започнаха да използват облицовка сложна форма. Снимките показват опции за такава облицовка и описват принципа на нейната работа.

Не знам колко време е ефективен начин, но такава облицовка се използва в чужбина.

С високата начална скорост се бори чрез ограничаването й и поставянето на мигновени предпазители. Идеята за ограничаване на началната скорост на снаряда е много порочна, защото разстоянието на директен изстрел намалява и възникват трудности при прицелването. Изходът от тази ситуация е да се инсталира балистичен връх или щифт с дължина, надвишаваща фокусното разстояние на кумулативната струя. Докато върхът е смачкан срещу бронята, струята ще бъде успешно оформена.
Познатият ми мигновен предпазител е проектиран по следния начин. В главата на снаряда има пиезокристал, който е свързан с проводник към електрически предпазител, разположен в дъното на заряда. Когато удари бронята, кристалът се свива (и колкото по-висока е скоростта на удара, толкова по-голяма е скоростта на компресия) и произвежда електрически ток(той има такива физични свойства), който се предава на електрически детонатор. Детонаторът гърми, експлозивът избухва, образува се струя, бронята се пробива.

Снимката показва напречно сечение на снаряд с калибър сто и двадесет милиметра; можете да видите проводника, минаващ от главния пиезоелектричен генератор до долния предпазител.
Има и друг вариант, когато предпазителят на главата образува кумулативна струя към долния предпазител, която избухва и т.н. Ето снимка на нашия снаряд с калибър сто милиметра, направен на този принцип. Кумулативната фуния трябваше да бъде направена по-остра с отворен връх.

Снаряд HEAT от Втората световна война до наши дни

Германците тестваха първите и доста примитивни кумулативни снаряди от Испания. Тестове са проведени и в Съветския съюз преди войната, но пълно отсъствиеразбирането на процеса и много бавните предпазители не дадоха положителни резултати.
Малко лирично отклонение. В това далечно време съветските дизайнери искрено вярваха, че кумулативната струя ще изгори бронята и щедро добавят всякакви запалими добавки към експлозивите. Съответно скоростта на детонация и налягането във фронта на взривната вълна спаднаха и намалиха ефективността на заряда. Но когато избухна, зарядът даде красива светкавица и можеше да подпали суха трева.
До 1943 г. Червената армия получава кумулативни снаряди от почти всички калибри. Предпазителите в тях бяха много подобни на немските.

Снимката показва скици на немски снаряди от калибър седемдесет и пет и сто пет милиметра.

Немски снаряд с калибър сто и пет милиметра.

Снаряди за нашето полково оръдие, с обяснение за тъпите как точно се стреля по танковете.

HEAT снаряди за танкови оръдия. Горен калибър сто милиметра за нарезен пистолет на танк Т-55 или противотанково оръдие BS-3. Долният калибър е сто и петнадесет милиметра за гладкоцевния пистолет на танка Т-62.

Калибър сто милиметра за гладкоцевно противотанково оръдие МТ-12.

Съвременни кумулативни снаряди с калибър сто двадесет и пет милиметра. В танка Т-90 има само шест от тях. На втората снимка пише не фрагментация, а обучение. Много хора се питат - защо са толкова глупави? Аеродинамиките отговарят - така трябва да бъде. Можем само да вярваме.

Нашите най-напреднали

Снимката е микроскопична, но можете да разберете, че е използвана тандемна схема. Първият заряд провокира реактивна броня, а вторият пробива основната броня. Боеприпасите за немския самолет са направени по същата схема. противотанков гранатомет. Двете на диаграмата означават главния заряд, а петте - главния заряд. Три и шест показват долните им предпазители. В червено е означен взривният материал на зарядите. Специално вниманиеИскам да обърна внимание на жълтата зона в тялото на основния заряд - това е така наречената леща. Той пречи на фронта на детонационната вълна и го оформя по по-изгоден начин.

Чуждестранни опции

Използвайки примера на нашите и чуждестранни боеприпаси, можем да видим различни подходи към дизайна. Нашият кумулативен прорез е по-удължен. Чуждата версия има прорез, близък до класическите шестдесет градуса. Над предпазителя се вижда леща. Кой вариант е по-изгоден, погледнете таблицата, но не забравяйте, че нашият калибър е с пет милиметра по-голям.

Особен интерес представляват най-новите американски боеприпаси. Освен че е подкалибрен, той е оборудван и с безконтактен предпазител. Предпазителят е доста обемен и теоретично трябва да пречи на образуването на кумулативна струя. На снимката обаче се вижда, че при експлозията се е образувала отлична струя, дълга почти колкото хеликоптер и силно напомняща лазерен мечот междузвездни войни.

Механизмът на действие на кумулативен заряд

Кумулативна струя

Кумулативен ефект

схема за образуване на кумулативна струя

Вълната, разпространяваща се към страничните образуващи на облицовъчния конус, срутва стените му една към друга и в резултат на сблъсъка на облицовъчните стени налягането в облицовъчния материал рязко се увеличава. Налягането на продуктите на експлозията, достигащо ~10 10 N/m² (10 5 kgf/cm²), значително надвишава границата на провлачване на метала. Следователно движението на металната облицовка под въздействието на продукти от експлозия е подобно на потока течност и е свързано не с топене, а с пластична деформация.

Подобно на течност, облицовъчният метал образува две зони - голяма маса (около 70-90%), бавно движещ се "пест" и по-малка маса (около 10-30%), тънка (приблизително колкото дебелината на облицовката) хиперзвукова метална струя, движеща се по оста. В този случай скоростта на струята е функция от скоростта на детонация на взривното вещество и геометрията на фунията. При използване на фунии с малки ъгли на върха е възможно да се получи изключително високи скорости, но в същото време изискванията за качеството на производството на облицовката се увеличават, тъй като вероятността от преждевременно разрушаване на струята се увеличава. IN модерни боеприпасиизползват се фунии със сложна геометрия (експоненциални, стъпаловидни и др.), с ъгли в диапазона 30 - 60 градуса, а скоростта на кумулативната струя достига до 10 км/сек.

Тъй като скоростта на кумулативната струя надвишава скоростта на звука в метала, струята взаимодейства с бронята според хидродинамичните закони, тоест те се държат така, сякаш се сблъскват с идеални течности. Силата на бронята в традиционния й смисъл в този случай практически не играе роля, а плътността и дебелината на бронята са на първо място. Теоретичната пробивна способност на кумулативните снаряди е пропорционална на дължината на кумулативната струя и корен квадратен от съотношението на плътността на облицовката на фунията към плътността на бронята. Практическата дълбочина на проникване на кумулативна струя в монолитна броня за съществуващи боеприпаси варира в диапазона от 1,5 до 4 калибра.

Когато коничната обвивка се срути, скоростите на отделните части на струята се оказват различни и струята се разтяга в полет. Следователно, леко увеличаване на пролуката между заряда и целта увеличава дълбочината на проникване поради удължаването на струята. При значителни разстояния между заряда и целта струята се разпада на парчета и ефектът на проникване намалява. Най-голям ефект се постига при така нареченото „фокусно разстояние“. За да поддържате това разстояние, използвайте различни видовенакрайници с подходяща дължина.

Използването на заряд с кумулативен прорез, но без метална облицовка, намалява кумулативния ефект, тъй като вместо метална струя има струя от газообразни продукти на експлозия. Но в същото време се постига значително по-разрушителен ефект на бронята.

Ударно ядро

Образуване на „шоково ядро“

За да се образува ударно ядро, кумулативният прорез има тъп ъгъл на върха или формата на сферичен сегмент с променлива дебелина (по-дебел в краищата, отколкото в центъра). Под въздействието на ударна вълна конусът не се срутва, а се обръща „отвътре навън“. Полученият снаряд с диаметър една четвърт и дължина един калибър (първоначалния диаметър на прореза) се ускорява до скорост от 2,5 km/s. Бронепробиваемостта на сърцевината е по-малка от тази на кумулативна струя, но остава на разстояние до хиляда калибъра. За разлика от кумулативната струя, която се състои само от 15% от масата на облицовката, ударното ядро се формира от 100% от нейната маса.

История

През 1792 г. минният инженер Франц фон Баадер предполага, че енергията на експлозия може да се концентрира в малка площ с помощта на кух заряд. Въпреки това, в своите експерименти фон Баадер използва черен барут, който не може да избухне и да образува необходимата детонационна вълна. Ефектът от използването на кух заряд беше демонстриран за първи път едва с изобретяването на силни експлозиви. Това е направено през 1883 г. от изобретателя фон Фьорстер.

Кумулативният ефект е преоткрит, проучен и описан подробно в трудовете му от американеца Чарлз Едуард Мънро през 1888г.

В Съветския съюз през 1925-1926 г. професор М. Я. Сухаревски изучава взривни заряди с нарез.

През 1938 г. Франц Рудолф Томанек в Германия и Хенри Ханс Мохаупт в САЩ откриват независимо един от друг ефекта от увеличаване на силата на проникване чрез използване на метална облицовка на конус.

За първи път в бойни условия кумулативен заряд е използван на 10 май 1940 г. по време на нападението на Форт Ебен-Емал (Белгия). След това, за да подкопаят укрепленията, германските войски използваха два вида преносими заряди под формата на кухи полусфери с тегло 50 и 12,5 кг.

Рентгеновата импулсна фотография на процеса, извършена през 1939 - началото на 1940 г. в лаборатории в Германия, САЩ и Великобритания, направи възможно значително изясняване на принципите на работа на кумулативен заряд (традиционната фотография е невъзможна поради светкавици на пламък и голямо количество дим по време на детонация).

Една от неприятните изненади на лятото на 1941 г. за танковите екипажи на Червената армия беше използването на кумулативни боеприпаси от германските войски. Повредените танкове показаха дупки със разтопени ръбове, поради което снарядите бяха наречени „бронегорящи“ снаряди. На 23 май 1942 г. на Софринския полигон се провеждат изпитания на кумулативен снаряд за 76-мм полково оръдие, разработен на базата на заловен немски снаряд. Въз основа на резултатите от тестовете на 27 май 1942 г. новият снаряд е въведен в експлоатация.

През 50-те години на миналия век беше постигнат огромен напредък в разбирането на принципите на формирането на кумулативна струя. Предложени са методи за подобряване на профилирани заряди с пасивни вложки (лещи), определени са оптимални форми на фасонни кратери, разработени са методи за компенсиране на въртенето на снаряда чрез гофриране на конуса и са използвани по-мощни експлозиви. Много от феномените, открити в онези далечни години, се изучават и днес.

Бележки

Връзки

Теорията на процеса на проникване на броня на кумулативни и подкалибрени снаряди Мощност на резервоара
В. Мураховски, сайт „Кураж 2004”.Друг кумулативен мит.

Фондация Уикимедия.