ударно ядро
(Феномени на кумулативния ефект и ядрото на въздействие)
В момента всеки, който поне малко се интересува от военните дела, знае за съществуването на така наречените кумулативни снаряди, които са предназначени да проникват в броня. Добре известно е за високата проникваща способност на такива черупки. Дори граната ръчен гранатомет RPG-7 е способен да проникне на 100 мм. броня. Ракетите на ПТУР са способни да проникнат до 500 метра. броня. Изглежда, че вечният спор между броня и снаряд най-накрая беше спечелен от снаряда. В крайна сметка е почти невъзможно да се създаде танк с броня с такава дебелина. Но както винаги, за всяко действие има реакция. Бързо се установи, че ако експлозия на снаряд се предизвика преждевременно, т.е. на известно разстояние от бронята, тогава кумулативният ефект изчезва. Струята с нажежаема жичка се разсейва. Страните на танковете започнаха да бъдат защитени с тънки листове метал и дори гума, поставени на известно разстояние от основната броня. Основното нещо е предпазителят да работи. За това противодействие са измислени т. нар. тандемни снаряди, т.е. в един снаряд има два снаряда един след друг. Първият пробива екрана, вторият основната броня. На тази измама беше намерен достоен отговор - активна броня. При излагане на корпус на танк с кумулативна струя експлозивни контейнери, поставени върху бронята, експлодират, ударната вълна на които неутрализира удара на кумулативната струя. Спорът между черупката и бронята продължава.
Преди около 15 години се появява както самият термин "ударно ядро", така и боеприпаси, чийто бронепробиващ ефект се основава на принципа на т. нар. "ударно ядро". Авторът все още не е наясно с артилерийски снаряди, работещи на този принцип, но инженерни боеприпаси, а именно противотанкови мини от този тип, съществуват от дълго време. И така през 1983 г., в експлоатация 
Съветската армия получи противотанкова противовъздушна мина ТМ-83. Швеция има подобна мина Тип-14 (вижте изображението). Аналози на тези мини се предлагат в други страни. Тези мини са поставени на разстояние няколко метра от пътя, по който идва танк. При експлозия на мина се образува ударно ядро, което запазва способността си за проникване на разстояние до 30-40 метра от мястото на взрива. При тестване на танка Т-72 за устойчивост на броня срещу мината ТМ-83 беше установено, че ударната сърцевина пробива страничния екран, страничната, противоположната страна, противоположната странична екрана. Танкът е бил на разстояние 15 метра от мината. Дупката имаше диаметър 3-3,5 см.
Най-любопитното при ударното ядро е, че експлозията трябва да се случи на разстояние повече от 1-1,5 метра от бронята. ударно ядрообразува се точно на разстояние около 1-2 метра от мястото на взрива на боеприпаса и след това лети непроменен около 30-40 метра, след което поради триене във въздуха губи кинетичната си енергия, висока температураи се разсейва.
Феноменът на кумулативния ефект е открит случайно от английския учен по експлозиви Форстър през 1883 г., докато изучава експлозивните характеристики на модния тогава експлозивен динамит. Практическото приложение на кумулативния ефект е намерено от немските конструктори на боеприпаси през 1938 г. За първи път HEAT кръговеизползван от германските артилеристи срещу съветските танкове в края на 1941 г., когато се оказа пълната неспособност на немския 37 мм. и 
47 мм. противотанкови оръдия за пробиване на бронята на Т-34 и КВ. На фигурата е пернат бронебойен кумулативен снаряд за немски 37 мм. противотанково оръдие
Физиката на ударното ядро обаче, както и физиката на самия кумулативен ефект, не е напълно изяснена. Няма еднозначен отговор - какво е кумулативна струя, ударно ядро. Някои експерти смятат, че под влияние високо наляганеи температура в зоната на експлозията, материята преминава в състояние на плазма, което обяснява нейната висока кинетична енергия. Други с право възразяват, че енергията не идва от нищото, а може само да преминава от една форма в друга. И потенциалната енергия дадено количествоексплозивите очевидно не са достатъчни за преминаването на материята в плазмено състояние. Феноменът обаче съществува! Но според всички закони на аеродинамиката дори Maybug не може да лети, но все пак лети, негодник!
Има една малка теория, която, ако не обяснява напълно феномена на кумулация и ударното ядро, то доста ясно илюстрира тези явления. Всеки в живота си често е виждал дъжд, виждал е как дъждовните капки падат в локви. Видяхме как струйка вода изскочи от локва на мястото, където е паднала капката, как една капчица изскочи от нея, продължавайки движението си нагоре. Такава капчица има доста висока скорост. Във всеки случай удря чувствително боси крака. Изглежда, че когато дъждовна капка падне в локва, тази капка трябва просто да отиде в дълбините на водата, да се разтвори в родната си среда.
Изследователят Ф. Килинг, снимайки с високоскоростна филмова камера явленията, възникващи в момента, когато капка вода удари водната повърхност, открива същия феномен на кумулация, както при експлозията на кумулативен боеприпас, само че с обратен знак. Невъзможно е да се проучи какво се случва при експлодиране на снаряд поради редица технически причини. Но водата ви позволява да проследите всички фази на този процес.Нека разгледаме по много опростен начин процесите, които възникват, когато капка падне във вода. Не можем да разгледаме подробно и във всички междинни фази, тъй като сме ограничени от размера на артикула. В Killing развитието на процеса на падане на капчици и образуването на кумулативна струя и ударно ядро се проследяват на повече от 100 изображения.
Първият етап не ни интересува. Капката се приближава до повърхността. Тук обаче е интересно, че капка в полет няма същата форма, както всички си мислят, а вид на удебелен диск. Капка има "форма с формата на сълза" само в момента на отделянето й от крана),
Втори етап. Капката се вгражда в повърхността на водата. Той все още запазва своята цялост и се държи като камък. Започва процесът на образуване на фуния.
Пропускаме междинните етапи, т.к те не ни интересуват и само описват подробно промяната в поведението на капка от това да се държи като камък до пълното й унищожаване.
Трети етап. Виждаме параболична фуния. Налягането на водата в зоната около фунията значително надвишава налягането на водата като цяло в това водна среда. Този момент може да бъде приравнен към момента на началото на експлозивния процес. Тези. от този момент нататък явленията в боеприпасите и във водата са идентични.
Четвърти етап. Микрокапчици вода под въздействието на налягането се втурват към геометричния център на параболата. Това е фокусът на кумулацията. В случай на експлозия на боеприпаси, това е мястото на максимално налягане.
Пети етап. Капчиците се сливат в една струя, издигаща се с висока скорост. Това е кумулативната струя. Когато боеприпасите избухнат, такава струя пробива бронята. Всеки, който видя дупки от HEAT снаряди, не можеше да не забележи, че дупката в бронята от такъв снаряд е много по-малка от нейния калибър. Естествено. Дебелината на струята е много по-малка от диаметъра на фунията.
Шести етап. Тези микрокапчици, които се озоваха във водещата част на струята, получават достатъчно голяма кинетична енергия и се втурват далеч нагоре. Образува се шоково ядро. Гледайки как капка пада във водата, в този момент виждаме капка да скача доста нагоре от мястото, където е паднала дъждовната капка.
Седми етап, финал. Ударното ядро продължава своето движение, а останалата част от водните капчици, изразходвайки енергията си, започват да се връщат обратно във водната среда.
Тук е съвсем ясно, че кумулативната струя съществува доста кратко време и неизбежно се срива. Следователно, ако екранът стои на пътя на снаряда, тогава кумулативната струя, която се е образувала, когато снарядът срещне екрана, преминавайки пътя към бронята, вече е унищожен и няма достатъчно място за образуване на ударно ядро . Ако боеприпасите се взривят на достатъчно разстояние от екрана, тогава образуваното ударно ядро, притежаващо висока кинетична енергия, лесно пробива както екрана, така и бронята.
Източници
1. Инженерни боеприпаси. Ръководство за материалната част и приложението. Книга първа. Военно издателство на Министерството на отбраната на СССР. Москва. 1976 г
2. Б. В. Варенишев и др. Учебник. Военноинженерно обучение. Военно издателство на Министерството на отбраната на СССР. Москва. 1982 г
3.Е.С.Колибернов и др.Офицерски наръчник инженерни войски. Военно издателство на Министерството на отбраната на СССР. Москва. 1989 г
4.Е.С.Колибернов и др.Инженерно осигуряване на битката. Военно издателство на Министерството на отбраната на СССР. Москва. 1984 г
5. В. И. Мураховски, С. Л. Федосеев. Пехотно оръжие. Арсенал-Прес, Москва. 1992 г
6. Списание "Техника и оръжия". бр.1-97 (Индекс NTI 65811).
7. CD "Артилерия от Alpha lo Omega". Издание 2.
---***---
маргинални бележки. Може би някой от читателите ще ме информира за артилерийски снаряди, които използват ядрото на удара? Калибри, марки, в кои инструменти се използват. Метод за осигуряване на детонация на снаряд на строго измерено разстояние от бронята. Източници на информация. Само моля, не се позовавайте на литературни източници. Там та-а-а-кой да пишат!
А ето и историята на друга капка:
„Една неделна вечер през зимата в къщата на Бриско всички слуги бяха освободени и стана студено. Госпожица Бриско отиде до печката и отвори вратата й, за да види дали гори добре. Цялото семейство чу звук като слаб изстрел от пистолет и мис Бриско възкликна: "Нещо ме убодна!"
Когато дотичаха до нея, тя застана пред отворената врата на печката, държейки се с ужас за гърдите си и повтаряше:
"Беше като силна захапка. Нещо ме удари - тук!"
При разкопчаването на роклята се виждаше малко червено петно. Всички бяха изненадани, щяха да го намажат с йод и да извикат лекаря. За техен ужас момичето падна и умря за по-малко от три минути. В този момент нямаше кръв - само малка червена пункция.
Аутопсията, направена от лекар, показа, че голяма артерия е прекъсната и вътрешните тъкани са силно разкъсани. Но отначало никакво чуждо тяло, никакъв „куршум“ не можеше да бъде намерен. Накрая рентгеновите лъчи разкриват малък непрозрачен обект в тялото. Нова аутопсия показа, че това е малка метална "шапка" странно оформен, подобен по размер и форма на гроздова семка, заобиколен от тънка метална "пола". Никой никога не е виждал такива неща."
„Парчето мед, извадено от тялото, изобщо не приличаше на нито една от частите на детонатора. Тук имахме крушовиден "куршум" от твърда мед, с големина на гроздово семе, заобиколен от тънък метален диск, висящ като пола от средата на круша"
„До този момент образуването на такива тежки куршуми не беше забелязано и описано от никого. Образуването им е свързано и обусловено наличието на вдлъбнатинана дъното на медна тръба"
Полицейските експерти безуспешно озадачаваха този случай, докато известният експериментален физик Робърт Ууд не се зае със случая. Той предположи, че заедно с въглищата в печката случайно е попаднал детонатор, разгледал няколко детонатора, построил инсталация за улавяне на "гроздови семки"
.
„Въпросът как точно се образува твърд куршум беше разрешен чрез „изстрелване“ на детонатори, заредени с различни количества експлозив, в дълга цилиндрична тръба, напълнена с памук, с прегради на всеки два инча (5 см). Куршумът е намерен между последните перфориран и първия непокътнат диск Тъй като "куршумът" се изстрелва с начална скорост от около 6000 фута в секунда ( 1830 метра в секунда!!!),прониква в памучната вата, обвита е в плътна топка – тъче свой собствен „пашкул“, така да се каже, и това е защитено от триене срещу веществото, през което лети.
Този материал е взет от уебсайта на търсачката: http://xlt.narod.ru/default.html, публикуван от Mole Men и е откъс от книгата на Уилям Сийбрук за Робърт Ууд. Всъщност Ууд експериментално открива UY (в 1935 г
В зората на практическото използване на кумулативни боеприпаси, по време на Втората световна война, те бяха съвсем официално наречени „изгаряне на броня“, тъй като по това време физиката на кумулативния ефект беше неясна. И въпреки че в следвоенния период беше точно установено, че кумулативният ефект няма нищо общо с „прегарянето“, ехото на този мит все още се среща във филистимската среда. Но като цяло можем да предположим, че „митът за изгаряне на броня“ е загинал безопасно. Въпреки това „святото място никога не е празно“ и веднага се появи друг мит, който замени един мит относно кумулативните боеприпаси ...
Този път беше пуснато производството на фантазии за ефекта на кумулативни боеприпаси върху екипажите на бронираната техника. Основните постулати на визионерите са следните:
- твърди се, че танковите екипажи са убити от свръхналягане, създадено вътре в бронирания обект от кумулативни боеприпаси след пробиване на бронята;
Екипажите, които държат люковете отворени, се предполага, че се поддържат живи благодарение на „свободен изход“ за свръхналягане.
Ето примери за подобни изказвания от различни форуми, сайтове на "експерти" и печатни издания(правописът на оригиналите е запазен, сред цитираните има много авторитетни печатни издания):
“- Въпрос за ценители. Когато танк е ударен от кумулативни боеприпаси, какви увреждащи фактори влияят на екипажа?
- Свръхналягане на първо място. Всички други фактори са съпътстващи”;
„Като приемем, че самата кумулативна струя и фрагменти от пробита броня рядко удрят повече от един член на екипажа, бих казал, че основната увреждащ факторимаше свръхналягане ... причинено от кумулативна струя ... ";
„Трябва също да се отбележи, че високата увреждаща сила на кумулятите се дължи на факта, че когато струя изгаря корпус, танк или друго превозно средство, струята се втурва навътре, където запълва цялото пространство (например в резервоар ) и причинява тежки щети на хората...“;
„Командирът на танка сержант В. Руснак си спомня: „Много е страшно, когато кумулативен снаряд попадне в танк. "Прогаря" броня навсякъде. Ако люковете в кулата са отворени, тогава велика силаналягането изхвърля хората от резервоара ... "
„... по-малкият обем на нашите танкове не ни позволява да намалим ефекта от УВЕЛИЧАВАНЕТО НА НАЛЯГАНЕТО (коефициентът на ударна вълна не се взема предвид) върху екипажа и че именно увеличаването на налягането ги убива...”
„От какво се прави изчислението, поради което трябва да настъпи действителната смърт, ако капките не са убили, например, пожарът не е възникнал и налягането е прекомерно или просто се разкъсва на парчета в затворено пространство, или черепът се спука отвътре. Има нещо сложно в това свързано свръхналягане. Заради което люкът беше отворен”;
„Отвореният люк понякога спестява факта, че взривна вълна може да хвърли танкер през него. Кумулативната струя може просто да лети през човешкото тяло, първо, и второ, когато за много кратко време налягането се увеличи много + всичко наоколо се нагрява, е много малко вероятно да оцелее. Според очевидци танкерите разкъсват кулата, очите им излитат от орбитите си ”;
„Когато брониран обект е улучен от кумулативна граната, факторите, които влияят на екипажа, са прекомерен натиск, фрагменти от броня и кумулативна струя. Но като се вземе предвид приемането от екипажите на мерки, които изключват образуването на свръхналягане вътре в превозното средство, като отваряне на люкове и бойници, фрагменти от броня и кумулативна струя остават фактори, засягащи персонала..
Вероятно достатъчно "ужаси на войната" в представянето както на гражданите, интересуващи се от военните дела, така и на самите военни. Да се заемем с работата - да опровергаем тези погрешни схващания. Първо, нека помислим дали по принцип е възможна появата на предполагаемо „смъртоносно налягане“ вътре в бронирани обекти от удара на кумулативни боеприпаси. Извинявам се на знаещите читатели за теоретичната част, могат да я пропуснат.
ФИЗИКА НА КУМУЛАТИВНИЯ ЕФЕКТ
Принципът на действие на кумулативните боеприпаси се основава на физическия ефект на натрупване (кумулация) на енергия в сближаващи се детонационни вълни, образувани при взривяване на експлозивен заряд с фуниевидна вдлъбнатина. В резултат на това се образува високоскоростен поток от експлозивни продукти, кумулативна струя по посока на фокуса на вдлъбнатината. Увеличаването на бронепробивния ефект на снаряд при наличие на вдлъбнатина във взривния заряд е отбелязано още през 19 век (ефектът на Монро, 1888 г.), а през 1914 г. е първият патент за бронебойна кумулативен снаряд. получено.
Ориз. 1. Тандемни кумулативни боеприпаси на немската РПГ "Панцерфауст" 3-IT600. 1 - накрайник; 2 - предварително зареждане; 3 - предпазител на главата; 4 - телескопичен прът; 5 - основен заряд с фокусираща леща; 6 - долен предпазител.
Ориз. 2. Импулсна рентгенова снимка на детонацията на кумулен заряд. 1 - бронирана преграда; 2 - фасонен заряд; 3 - кумулативна вдлъбнатина (фуния) с метална облицовка; 4 – продукти от детонацията на заряда; 5 - пестик; 6 – реактивна глава; 7 - отстраняване на материала на преградата.
Металната облицовка на вдлъбнатината във взривния заряд дава възможност за образуване на кумулативна струя с висока плътност от облицовъчния материал. От външните слоеве на облицовката се образува т. нар. пестик (опашната част на кумулативната струя). Вътрешните слоеве на облицовката образуват главата на струята. Облицовката от тежки пластични метали (например мед) образува непрекъсната кумулативна струя с плътност 85-90% от плътността на материала, способна да поддържа целостта при голямо удължение (до 10 диаметъра на фунията).
Скоростта на металната кумулативна струя достига 10-12 km/s в главата. В този случай скоростта на движение на части от кумулативната струя по оста на симетрия не е еднаква и е до 2 km / s в опашката (т.нар. градиент на скоростта). Под действието на градиента на скоростта струята в свободен полет се разтяга в аксиална посока с едновременно намаляване на напречното сечение. На разстояние повече от 10-12 диаметъра на фунията на фасонния заряд струята започва да се разпада на фрагменти и проникващият й ефект рязко намалява.
Експериментите за улавяне на кумулативна струя с порест материал без разрушаването му показват липса на ефект на прекристализация, т.е. температурата на метала не достига точката на топене, дори е под точката на първата прекристализация. По този начин кумулативната струя е метал в течно състояние, нагрят до относително ниски температури. Температурата на метала в кумулативната струя не надвишава 200-400°C (някои експерти Горна границаоценено на 600°).
При среща с препятствие (броня), кумулативната струя се забавя и предава натиск върху препятствието. Материалът на струята се разпространява в посока, противоположна на вектора на нейната скорост. На границата между материалите на струята и преградата възниква налягане, чиято стойност (до 12–15 t/sq.cm) обикновено надвишава крайната якост на преградния материал с един или два порядъка. Следователно, бариерният материал се отстранява („измива“) от зоната на високо налягане в радиална посока.
Тези процеси на макро ниво са описани от хидродинамичната теория, по-специално за тях е валидно уравнението на Бернули, както и полученото от Лаврентиев M.A. уравнение на хидродинамиката за кумулирани заряди. В същото време изчислената дълбочина на проникване на преградата не винаги е в съответствие с експерименталните данни. Следователно, в последните десетилетияфизиката на взаимодействието на кумулативна струя с препятствие се изучава на подмикрониво, въз основа на сравнение на кинетичната енергия на удара с енергията на разрушаване на междуатомните и молекулярните връзки на веществото. Получените резултати се използват при разработването на нови типове както кумулативни боеприпаси, така и бронирани бариери.
Бронировото действие на кумулативните боеприпаси се осигурява от високоскоростна кумулативна струя, която проникна през преградата и фрагментите на вторичната броня. Температурата на струята е достатъчна за запалване на прахови заряди, горивни пари и хидравлични течности. Увреждащият ефект на кумулативната струя, броят на вторичните фрагменти намалява с увеличаване на дебелината на бронята.
ВИСОКО ЕКСПЛОЗИВНА АКТИВНОСТ НА БОЕПРИПАСИ ЗА ТОПЛИНА
Сега повече за свръхналягането и ударната вълна. Сама по себе си кумулативната струя не създава значителна ударна вълна поради малката си маса. Ударната вълна се създава от детонацията на взривен заряд от боеприпаси (фугасно действие). Ударната вълна НЕ МОЖЕ да проникне зад дебела бронирана преграда през дупка, пробита от кумулативна струя, тъй като диаметърът на такава дупка е незначителен, през нея е невъзможно да се предаде някакъв значителен импулс. Съответно не може да се създаде свръхналягане вътре в бронирания обект.
Ориз. 3. Входни (A) и изходни (B) отвори, пробити от кумулативна струя в дебелобронирана преграда. Източник:
Газообразните продукти, образувани по време на експлозията на фасонния заряд, са под налягане от 200-250 хиляди атмосфери и се нагряват до температура 3500-4000 °. Взривните продукти, разширяващи се със скорост 7-9 km / s, удрят заобикаляща среда, компресира както околната среда, така и обектите в нея. Средният слой, съседен на заряда (например въздух), незабавно се компресира. В опит да се разшири, този компресиран слой интензивно компресира следващия слой и т.н. Този процес се разпространява през еластична среда под формата на т. нар. ШОКОВА ВЪЛНА.
Границата, разделяща последния компресиран слой от нормалната среда, се нарича фронт на ударната вълна. В предната част на ударната вълна има рязко повишаване на налягането. В началния момент на образуване на ударна вълна налягането в предната й част достига 800-900 атмосфери. Когато ударната вълна се отдели от продуктите на детонацията, които губят способността си да се разширяват, тя продължава да се разпространява независимо през средата. Обикновено разделянето става на разстояние от 10-12 намалени радиуса на заряда.
Високоексплозивният ефект на заряда върху човек се осигурява от натиск в предната част на ударната вълна и специфичен импулс. Специфичният импулс е равен на количеството движение, пренесено от ударната вълна на единица площ от фронта на вълната. Човешкото тяло per кратко времедействието на ударната вълна се влияе от налягането в предната й част и получава импулс на движение, което води до контузии, увреждане на външната обвивка, вътрешни органии скелет.
Механизмът на образуване на ударна вълна по време на детонацията на експлозивен заряд върху повърхности се различава по това, че в допълнение към основната ударна вълна се образува ударна вълна, отразена от повърхността, която се комбинира с основната. В този случай налягането в комбинирания фронт на ударната вълна в някои случаи се удвоява. Например, когато се детонира върху стоманена повърхност, налягането на фронта на ударната вълна ще бъде 1,8-1,9 в сравнение с детонацията на същия заряд във въздуха. Именно този ефект се получава при детонацията на кумули противотанкови оръжиявърху бронята на танкове и друго оборудване.
Ориз. 4. Пример за зона на унищожаване от фугасно действие на кумулативен боеприпас с намалена маса от 2 кг при удар в центъра на дясната странична проекция на кулата. Червеният цвят показва зоната на смъртоносни увреждания, жълтият - зоната на травматично увреждане. Изчислението е извършено съгласно общоприетата методика (без да се отчитат ефектите от потока на ударната вълна в отворите на люка).
Ориз. 5. Взаимодействието на фронта на ударната вълна с манекен в шлем е показано при взривяване на заряд от 1,5 kg C4 на разстояние от три метра. Зоните с наднормено налягане над 3,5 атмосфери са маркирани в червено. Източник: Лабораторията по изчислителна физика и динамика на флуидите на NRL
Поради малките размери на танковете и други бронирани превозни средства, както и детонацията на кумули по повърхността на бронята, експлозивният ефект върху екипажа в случай на ОТКРИТИ люкове на превозното средство се осигурява от сравнително малки заряди от кумулирани боеприпаси. Например, когато удари центъра на страничната проекция на кулата на танка, пътят на ударната вълна от точката на детонация до отвора на люка ще бъде около метър, ако удари челната част на купола, по-малко от 2 м и на по-малко от метър в кърмата.
В случай, че кумулативна струя навлезе в елементите на динамичната защита, възникват вторични детонации и ударни вълни, които могат да причинят допълнителни щети на екипажа през отворите на отворените люкове.
Ориз. 6. Увреждащото действие на кумулативния боеприпас РПГ "Панцерфауст" 3-IT600 в многоцелеви вариант при стрелба по сгради (конструкции). Източник: Dynamit Nobel GmbH
Ориз. 7. БТР М113, унищожен от попадението на ПТУР Hellfire.
Налягането на фронта на ударната вълна в местните точки може както да намалява, така и да се увеличава при взаимодействие с различни обекти. Взаимодействие с ударна вълна дори с предмети малки размери, например, с глава на човек в каска, води до множество промени в местното налягане. Обикновено такова явление се наблюдава, когато има препятствие по пътя на ударната вълна и проникване (както се казва - "изтичане") на ударната вълна в обекти през отворени отвори.
По този начин теорията не потвърждава хипотезата за разрушителния ефект от свръхналягането на кумулативните боеприпаси вътре в резервоара. Ударната вълна на кумулативните боеприпаси се образува при експлозия на взривен заряд и може да проникне в резервоара само през люковете. Следователно люкове ТРЯБВА ДА БЪДАТ ЗАТВОРЕНИ. Който не направи това, рискува да получи тежко сътресение или дори да умре от експлозивно действие при взривяване на кумулятен заряд.
При какви обстоятелства е възможно опасно повишаване на налягането в затворени обекти? Само в случаите, когато кумулативното и експлозивно действие на взривния заряд пробива дупка в преградата, достатъчна за вливане на продуктите на експлозията и създаване на ударна вълна вътре. Синергичният ефект се постига чрез комбинация от кумулативна струя и фугасен заряд върху тънкобронирани и крехки прегради, което води до структурно разрушаване на материала, осигурявайки потока на взривните продукти през преградата. Например, боеприпасите на немския гранатомет Panzerfaust 3-IT600 в многофункционалната версия при пробиване на стоманобетонна стена създават свръхналягане от 2-3 бара в помещението.
Тежките ПТУР (като 9M120, Hellfire), когато поразят лека бронирана бойна машина с бронирана защита, тяхното синергично действие може не само да унищожи екипажа, но и частично или напълно да унищожи превозните средства. От друга страна, въздействието на повечето носими PTS върху бронирани бойни машини не е толкова тъжно - тук се наблюдава обичайният ефект от действието на бронята на кумулативната струя и екипажът не се уврежда от свръхналягане.
ПРАКТИКА
Трябваше да стрелям от 115-мм и 125-мм танкови оръдия с кумулативен снаряд, от кумулативна граната по различни цели, включително каменно-бетонна кутия, самоходен агрегат ISU-152 и бронетранспортьор BTR-152. Стар бронетранспортьор, пълен с дупки като сито, беше унищожен от фугасното действие на снаряда, в други случаи не беше открит уж „смазващ ефект на ударната вълна“ вътре в целите.
Няколко пъти разглеждах разбити танкове и бойни машини на пехотата, най-вече удряни от РПГ и LNG. Ако няма експлозия на гориво или боеприпаси, въздействието на ударната вълна също е незабележимо. Освен това не е имало снаряди сред оцелелите екипажи, чиито превозни средства са били повредени от РПГ. Имаше рани от шрапнели, дълбоки изгаряния от метални пръски, но нямаше снаряди от прекомерен натиск.
Ориз. 8. Три попадения от кумулативни RPG рундове върху BMP. Въпреки плътното групиране на дупки, не се наблюдават прекъсвания.
Какъв е кумулативният ефект и как помага да се пробие дебелата броня на съвременните танкове.
Инсталация за получаване на кумулативна струя Високоволтов генератор с напрежение до 10 kV Високоволтов кондензатор (6,3 kV) с капацитет 0,5 μF Статичен волтметър (до 7,5 kV) Високоволтов отводител от коаксиален кабел Пластмасова капилярка с хартия вложка Дестилирана вода Комплект желатинови блокчета с дебелина от 1 до 5 cm
Дмитрий Мамонтов Александър Прищепенко
През 1941 г. съветските танкери се натъкват на неприятна изненада – немски HEAT снаряди, които оставят дупки в бронята с разтопени ръбове. Наричаха ги бронезапалващи (немците използваха термина Hohlladungsgeschos, „снаряд с прорез в заряда“). Германският монопол обаче не продължи дълго, още през 1942 г. съветският аналог на BP-350A, построен по метода на „обратно инженерство“ (демонтаж и изучаване на заловени немски снаряди), беше приет за въоръжение - „броня- горящ" снаряд за 76-мм оръдия. Всъщност обаче действието на снарядите не беше свързано с изгаряне на бронята, а със съвсем различен ефект.
Аргументи за приоритетите
Терминът "кумулация" (лат. cumulatio - натрупване, сумиране) означава засилване на всяко действие поради добавяне (натрупване). По време на кумулация, поради специална конфигурация на заряда, част от енергията на експлозивните продукти се концентрира в една посока. Приоритетът в откриването на кумулативния ефект се претендира от няколко души, които са го открили независимо един от друг. В Русия - военен инженер генерал-лейтенант Михаил Боресков, който използва заряд с вдлъбнатина за сапьорна работа през 1864 г., и капитан Дмитрий Андриевски, който през 1865 г. разработи детонаторен заряд за взривяване на динамит от картонена гилза, пълна с барут с вдлъбнатина пълни с дървени стърготини. В САЩ химикът Чарлз Мънро, който през 1888 г., според легендата, взривява заряд от пироксилин с букви, изцедени върху него до стоманена плоча, и след това привлича вниманието към същите букви, огледално „отразени“ върху чиния; в Европа Макс фон Форстер (1883).
В началото на 20-ти век кумулацията се изучава от двете страни на океана - в Обединеното кралство това прави Артър Маршал, автор на книга, публикувана през 1915 г., посветена на този ефект. През 20-те години на миналия век чрез изучаване на обвиненията експлозивис вдлъбнатина (макар и без метална облицовка) е изследван в СССР от известен изследовател на взривните вещества, професор М.Я. Сухаревски. Въпреки това германците са първите, които поставят кумулативния ефект в услуга на военната машина, които започват целенасоченото разработване на кумулативни бронебойни снаряди в средата на 30-те години на миналия век под ръководството на Франц Томанек.
Приблизително по същото време Хенри Мохаупт правеше същото 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 до 40-те години на миналия век германците вече са въоръжени с такива снаряди.
фуния на смъртта
Как действа кумулативният ефект? Идеята е много проста. В главата на боеприпаса има вдлъбнатина под формата на фуния, облицована с милиметров (или така) слой метал с остър ъгъл в горната част (камбана към целта). Детонацията на взривното вещество започва от страната, която е най-близо до върха на фунията. Детонационната вълна "свива" фунията до оста на снаряда и тъй като налягането на експлозивните продукти (почти половин милион атмосфери) надвишава границата на пластична деформация на облицовката, последната започва да се държи като квазитечност . Такъв процес няма нищо общо с топенето, а именно „студеният” поток на материала. Много бърза кумулативна струя се изтласква от срутващата се фуния, а останалата част (пестилото) лети по-бавно от точката на експлозия. Разпределението на енергията между струята и пестика зависи от ъгъла в горната част на фунията: при ъгъл по-малък от 90 градуса енергията на струята е по-висока, при ъгъл над 90 градуса енергията на пестилото е по-високо. Разбира се, това е много опростено обяснение – механизмът за образуване на струя зависи от използваното взривно вещество, от формата и дебелината на облицовката.
Една от разновидностите на кумулативния ефект. За образуването на ударно ядро, кумулативната вдлъбнатина има тъп ъгъл в горната част (или сферична форма). При излагане на детонационна вълна, поради формата и променливата дебелина на стената (по-дебела към ръба), облицовката не се „срутва“, а се обръща навън. Полученият снаряд с диаметър една четвърт и дължина от един калибър (оригиналният диаметър на прореза) ускорява до 2,5 km / s. Бронепробиваемостта на ядрото е по-малка от тази на кумулативната струя, но се поддържа над почти хиляда диаметъра на вдлъбнатината. За разлика от кумулативната струя, която „отнема“ само 15% от масата си от пестика, ударното ядро се образува от цялата облицовка.
Когато фунията се свива, тънка (сравнима с дебелината на черупката) струя се ускорява до скорости от порядъка на скоростта на експлозивната детонация (а понякога дори по-висока), тоест около 10 km/s или повече. Тази струя не изгаря бронята, а я прониква, подобно на това как водна струя под налягане измива пясъка. Въпреки това, в процеса на образуване на струята, различните му части придобиват различни скорости (задните са по-ниски), така че кумулативната струя не може да лети далеч - започва да се разтяга и разпада, губейки способността си да прониква в бронята. Максималният ефект от действието на струята се постига на определено разстояние от заряда (той се нарича фокален). Конструктивно оптималният начин 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 броневия материал (около 4 km/s). Следователно взаимодействието на струята и бронята се осъществява 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 квадратенот съотношението на плътностите на облицовъчния материал и бронята. На практика бронепробиваемостта обикновено е дори по-висока от теоретично изчислените стойности, тъй като струята става по-дълга поради разликата в скоростите на главата и задната част. Обикновено дебелината на бронята, през която може да пробие кумултиран заряд, е 6-8 от калибрите му, а за заряди с облицовки, изработени от материали като обеднен уран, тази стойност може да достигне 10. Възможно ли е да се увеличи пробиването на бронята чрез увеличаване на дължина на струята? Да, но често няма много смисъл: струята става прекомерно тънка и нейният бронен ефект намалява.
Предимства и недостатъци
Кумулативните боеприпаси имат своите предимства и недостатъци. Предимствата включват факта, че за разлика от подкалибрените снаряди, тяхната бронепробиваемост 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, а също и използват такива заряди в реактивни гранати.
Между другото, "артилерийското" използване на кумулация е изпълнено с трудности. Факт е, че повечето черупки се стабилизират в полет чрез въртене и това има изключително негативен ефект върху образуването на кумулативна струя - огъва я и я разрушава. Дизайнерите се стремят да намалят ефекта от въртенето различни начини— например чрез прилагане на специална текстура на облицовката (но в същото време бронепробиваемостта се намалява до 2-3 калибъра).
Друго решение се използва във френските черупки - само тялото се върти, а фасонният заряд, монтиран върху лагери, практически не се върти. Такива черупки обаче са трудни за производство и освен това те не използват напълно възможностите на калибъра (а проникването на броня е пряко свързано с калибъра).
Инсталацията, която сме сглобили, изобщо не прилича на аналог на страшно оръжие и смъртен враг на танковете - кумулативни бронебойни снаряди. Независимо от това, това е доста точен модел на кумулативна струя. Разбира се, в мащаб - както скоростта на звука във водата е по-малка от скоростта на детонация, така и плътността на водата е по-малка от плътността на облицовката, а калибърът на истинските черупки е по-голям. Нашата настройка е отлична за демонстриране на явления като фокусиране на струя.
Изглежда, че снарядите, изстреляни с висока скорост от гладкоцевни оръдия, не се въртят - техният полет стабилизира оперението, но в този случай има проблеми: при високи скорости на снаряда, срещащ бронята, струята няма време да се фокусира. Следователно кулинарните заряди са най-ефективни при нискоскоростни или като цяло неподвижни боеприпаси: снаряди за леки оръдия, реактивни гранати, ПТУРи и мини.
Друг недостатък е, че кумулативната струя се унищожава от експлозивна динамична защита, както и при преминаване през няколко относително тънки слоя броня. За преодоляване на динамичната защита е разработен тандемен боеприпас: първият заряд подкопава експлозива, а вторият пробива основната броня.
Вода вместо експлозиви
За да се симулира кумулативен ефект, изобщо не е необходимо да се използват експлозиви. За целта използвахме обикновена дестилирана вода. Вместо експлозия, ще създадем ударна вълна, използвайки високоволтов разряд във вода. Изработихме разрядника от парче телевизионен кабел RK-50 или RK-75 с външен диаметър 10 мм. Медна шайба с 3 мм отвор беше запоена към оплетката (коаксиално с централното ядро). Другият край на кабела беше оголен до дължина 6–7 cm и централната (високоволтова) сърцевина беше свързана към кондензатора.
При добро фокусиране на струята, пробитият в желатина канал е практически незабележим, а с разфокусирана струя изглежда като на снимката вдясно. Независимо от това, "пробиваемостта на бронята" в този случай е около 3-4 калибъра. На снимката - желатиново блокче с дебелина 1 см пробива с кумулативна струя "през".
Ролята на фунията в нашия експеримент играе менискусът – това е тази вдлъбната форма, която повърхността на водата приема в капиляр (тънка тръба). Желателно голяма дълбочина"фуния", което означава, че стените на тръбата трябва да са добре намокрени. Стъклото няма да работи - хидравличният удар по време на разреждане го унищожава. Полимерните тръби не се намокрят добре, но ние решихме този проблем с помощта на хартиена подложка.
Водата от чешмата не е добра - тя е добър проводник на ток, който ще премине през целия обем. Нека използваме дестилирана вода (например от ампули за инжекции), в която няма разтворени соли. В този случай цялата енергия на разряда се освобождава в зоната на пробив. Напрежението е около 7 kV, енергията на разряд е около 10 J.
Желатинова броня
Нека свържем разрядника и капиляра с сегмент от еластична тръба. Водата трябва да се излее вътре със 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 разбивка ще се развие голям натиск, се образува ударна вълна (УВ), която "тича" към менискуса и го "колабира".
Можете да откриете кумулативна струя, като я бутнете в дланта на ръката си, изпъната на височина от половин метър или 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 специално оборудване, а именно камерата CASIO Exilim Pro EX-F1. Тази камера е много удобна за заснемане на бързо движещи се процеси - позволява ви да снимате видео със скорост до 1200 кадъра в секунда. Първите тестови снимки показаха, че е почти невъзможно да се снима образуването на самата струя - искрата на разряда „ослепява“ камерата.
Но можете да стреляте "проникване на броня". Няма да работи да пробие фолиото - скоростта на водната струя е твърде малка, за да втечни алуминия. Затова решихме да използваме желатин като броня. С диаметър на капиляра от 8 мм успяхме да постигнем „пробиване на броня“ над 30 мм, тоест 4 калибъра. Най-вероятно, с малко експериментиране с фокусирането на струята, бихме могли да постигнем повече и дори евентуално да пробием двуслойна желатинова броня. Така че следващия път, когато редакцията бъде атакувана от армия от желатинови резервоари, ние ще сме готови да отвърнем на удара.
Благодарим на представителството на CASIO за предоставянето на камерата CASIO Exilim Pro EX-F1 за заснемане на експеримента.
Образователен федерален държавен бюджет
висше заведение професионално образование
„Тула държавен университет»
институт прецизни системитях. В.П. Грязев
Председател " Газова динамика»
НасокиДа се
изпълнение курсова работапо темата:
„ДЕЙСТВИЕ ЗА ФОРМИРАНЕ НА БОЕПРИПАСИ
"ВЪЗДЕЙСТВИЕ ЯДРО"
по дисциплина
Действието на оръжията
И амуниции
Направление на обучение: 170100 - Боеприпаси и предпазители
Специалност: 170100 - Боеприпаси и предпазители
Редовна форма на обучение
Тула 2012г
Ръководството за лабораторна работа е съставено от професора от катедра „Газодинамика”, д-р на техническите науки. Л.Н. Князева и обсъдени на заседание на катедра „Газодинамика” на Машинно-техническия факултет,
протокол No ___ от "___" ________ 201___ г.
Насоките за лабораторна работа бяха преработени и одобрени на заседание на катедра „Газодинамика“ на Факултета по МС,
Протокол № ___ от „___“ ________ 201__ г.
Ръководител на отдела на Държавната дума ___________________ A.N. Чуков
Ефектът на боеприпасите, които образуват "шокова сърцевина"
ЦЕЛ И ЦЕЛИ НА РАБОТАТА
Целта на работата е да се проучи принципа на действие на боеприпасите, които образуват компактни суббоеприпаси от типа "ударно ядро", да се изчисли начална скоростпоразителен елемент, неговата маса и дебелината на пробитата от него броня.
ОСНОВНИ ТЕОРЕТИЧНИ ПОЛОЖЕНИЯ
През последните десетилетия интересът нараства към кинетичните оръжия, които съчетават проникването на кумулативна струя с вложената енергия на снаряд с кинетична енергия. Ще говорим за така наречените снаряди, образувани от експлозията или ударните ядра (фиг. 1). Може да се твърди с достатъчна вероятност, че ако една трета от бронебойните снаряди са кумулативни снаряди, втората трета са KE (кинетична енергия) снаряди, тогава останалата част от пазара бронебойни средствасъставят снаряди, образувани от експлозията. Като цяло, за оръжия за унищожение (SP) и боеприпаси (AP) от този клас все още няма стабилно и изчерпателно точно общоприето име. Понякога се наричат боеприпаси с експлозивно образуван снаряд EFP (Explosively Formed Projectile), боеприпаси със снаряд-образуващ заряд (SPS), боеприпаси със самоформиращ се снаряд SFP (Self Formatting Projectiledom 8P). Най-точният, макар и малко тромав, би бил да наречем тези BP прецизно насочени кумулативни боеприпаси, които образуват суббоеприпаси с далечни разстояния (PE). Най-често използваното наименование е боеприпаси с използване на ударно ядро.
Ударното ядро се използва в различни дизайни на чуждестранни инженерни боеприпаси. И така, на въоръжение със страните от НАТО е противовъздушната мина MAH F1, която има бойна главана принципа на ударно ядро (пробиване на броня - 70 мм от разстояние 40 m). Тези мини са ефективни при блокиране на пътища и изграждане на бариери. Ударното ядро се използва и в американския противотанкова минас WAM (Wide Area Mine), който използва акустични и сеизмични сензори за откриване на преминаващи бронирани превозни средства. След откриване на целта на мина с реактивен двигател(RD) излита до оптималната височина и сканира района. След засичане на бронираната цел се удря отгоре. При копаене се изискват боеприпаси WAM с порядък по-малко от противоследовите и противодънните мини, което е едно от основните предимства на тази проба.
Фиг. 1. Ударното ядро и вдлъбнатия диск (фуния), от който се образува.
В областта на авиационните касетъчни оръжия за борба с бронирана техника в САЩ, Германия, Франция, Великобритания са реализирани програми за създаване на контейнери със SPBE, изстреляни извън зоната на действие на ПВО.
Съвременни тенденцииводенето на военни действия допринесе за създаването в чужбина на артилерийски снаряди, оборудвани със SPBE (SADARM, Skeet - САЩ, SMArt-155 - Германия, BONUS - Швеция и др.).
Същността на техническото решение на SPBE е най-точно и образно изразена с абревиатурата SADARM (Sense And Destroy Armor – откриване и унищожаване на бронираната цел). Високата бойна ефективност на SPBE от типа SADARM се осигурява от три ключови технически решения, които са органично комбинирани в едно устройство. Те се отнасят до формата на изпълнение на кумулативната единица (кумулативен PPS - оформен заряд, който образува PE с голям обсег), вида на взривното устройство (VU) (безконтактно с тесен радиационен модел), както и естеството на ориентацията и движението на BE по време на автономния му полет към земната повърхност след изхвърляне от касетата (транслационно-ротационно с ъгловото разположение на надлъжната ос на елемента спрямо вертикалата).
Като кумулативна облицовка (KO) във взривния заряд на бойния елемент SADARM, нисък коничен (ъгъл на отваряне на конуса 150 ... 160 °) или сегментен (височина на отклонението на облицовката h 0 = (0,1...0,3)d 3, където d3диаметър на заряда) облицовка. Кумулативните заряди с такива облицовки по време на експлозията образуват кумулативна струя с нисък градиент на разтягане (CS) и неградиентно PE (ударно ядро) със скорост Vpe = 2,0 ... 2,5 km / s и с голяма маса ( около 90% от масата на облицовката). С калибър на заряд от 100 ... 200 mm, появяващите се PE по отношение на скоростта и кинетична енергия са сравними с артилерията бронебойен снарядследователно такива заряди често се наричат образуващи снаряди. Те осигуряват бронепробиваемост на ниво (0,5...l,l)d 3 , което е значително по-малко от бронепробиваемостта на HEAT AP с високи конични облицовки, постигнато при оптимално (фокусно) разстояние от преградата (фиг. 2). но отличителна черта SPZ е запазване на определеното ниво на бронепробиваемост при действие върху цел от разстояния от няколкостотин (до хиляда) калибри, когато кумулативни BP с високи конични облицовки не могат да поразят дори леко бронирани превозни средства (виж фиг. 2 ). С действието на PPS върху най-слабо защитената горна част на резервоара се постига необходимото ниво на проникване при разумни калибри BE (100 mm), като се получава мощен супербариерен ефект (UV, фрагментиращ поток, запалително действие) , което значително надвишава това, осигурено от конвенционалното кумулативно BP. От гледна точка на използването на PPS за поразяване на относително малки цели от дълги разстояния, също така е от основно значение, че при съществуващото технологично ниво на производство на защитата от късо съединение е напълно реалистично да се осигури висока вероятност от поразяване на PE образуван от предварително насочения PPS в горната проекция на бронираната цел.